本實(shí)用新型涉及一種衛(wèi)星捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備，特別是用于對(duì)衛(wèi)星捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試，屬于射頻測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的進(jìn)步，生活水平的提高，服務(wù)行業(yè)對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)提出更高的要求，伴隨著航天技術(shù)的發(fā)展，通信衛(wèi)星需要高速率、高質(zhì)量的信號(hào)傳輸，因而，高可靠性的無(wú)線通信鏈路成為關(guān)鍵所在，對(duì)天線的指向要求更加嚴(yán)格，捕獲跟蹤成為通信衛(wèi)星必不可少的功能。

現(xiàn)有技術(shù)中的捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備雖然能滿足測(cè)試要求，但設(shè)備設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，通道、器件過(guò)渡冗余，內(nèi)部連接十分交錯(cuò)，有源放大器工作狀態(tài)受溫度變化影響，設(shè)備龐大沉重，不便于使用者的理解和使用。隨著設(shè)備高集成度、小型化的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中那種盡量實(shí)現(xiàn)較多功能的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的需求，對(duì)地面測(cè)試設(shè)備實(shí)用化、簡(jiǎn)約化、通用化水平要求提高，而捕獲跟蹤專用射頻通道模擬設(shè)備便是實(shí)現(xiàn)通信衛(wèi)星捕獲跟蹤分系統(tǒng)射頻測(cè)試的關(guān)鍵核心。隨著衛(wèi)星并行測(cè)試程度越來(lái)越高，需要較多數(shù)量的模擬設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成測(cè)試，若使用原有的地面測(cè)試設(shè)備，測(cè)試前的設(shè)備校準(zhǔn)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作便更加冗余繁瑣，地面設(shè)備的研制成本也會(huì)大大增加，不利于設(shè)備的批量生產(chǎn)，更不利于設(shè)備整機(jī)備份。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種衛(wèi)星捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種衛(wèi)星捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備，該設(shè)備包括開(kāi)關(guān)A、開(kāi)關(guān)B、合成器A、合成器B、功分器A、功分器B、移相器A、移相器B、衰減器A和衰減器B；

所述的開(kāi)關(guān)A有一個(gè)輸入端JA1，兩個(gè)輸出端JA2和JA3，輸出端JA2和輸出端JA3可切換選擇；

所述的開(kāi)關(guān)B有一個(gè)輸入端JB1，兩個(gè)輸出端JB2和JB3，輸出端JB2和輸出端JB3可切換選擇；

所述的合成器A用于將接收到的兩路輸入信號(hào)合成為一路信號(hào)進(jìn)行輸出，合成器A有兩個(gè)輸入端A1和A2；

所述的合成器B用于將接收到的兩路輸入信號(hào)合成為一路信號(hào)進(jìn)行輸出，合成器B有兩個(gè)輸入端B1和B2；

所述的功分器A用于將接收到的一路信號(hào)分成兩路功率相等的信號(hào)進(jìn)行輸出，功分器A有兩個(gè)輸出端A1和A2；

所述的功分器B用于將接收到的一路信號(hào)分成兩路功率相等的信號(hào)進(jìn)行輸出，功分器B有兩個(gè)輸出端B1和B2；

所述的移相器A在0～360°范圍可調(diào)，步進(jìn)為2°；

所述的移相器B在0～360°范圍可調(diào)，步進(jìn)為2°；

所述的衰減器A在0～99dB范圍可調(diào)，步進(jìn)為1dB；

所述的衰減器B在0～99dB范圍可調(diào)，步進(jìn)為1dB；

信號(hào)A輸入端與開(kāi)關(guān)A的輸入端JA1通過(guò)線纜連接，信號(hào)B輸入端與開(kāi)關(guān)B的輸入端JB1通過(guò)線纜連接；

開(kāi)關(guān)A的輸出端JA2與合成器A的輸入端A1通過(guò)線纜連接，開(kāi)關(guān)A的輸出端JA3與合成器B的輸入端B1通過(guò)線纜連接；

開(kāi)關(guān)B的輸出端JB2與合成器A的輸入端A2通過(guò)線纜連接，開(kāi)關(guān)B的輸出端JB3與合成器B的輸入端B2通過(guò)線纜連接；

合成器A的輸出端與功分器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

合成器B的輸入端與功分器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器A的輸出端A1與移相器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器A的輸出端A2與衰減器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器B的輸出端B1與移相器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器B的輸出端B2與衰減器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

移相器A的輸出端為和通道信號(hào)A的輸出端；

衰減器A的輸出端為差通道信號(hào)A的輸出端；

移相器B的輸出端為和通道信號(hào)B的輸出端；

衰減器B的輸出端為差通道信號(hào)B的輸出端。

信號(hào)流向及設(shè)置分以下幾個(gè)步驟：

(1)根據(jù)和通道天線方向圖得出和信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表，根據(jù)差通道天線方向圖得出差信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表，從而得出相同偏轉(zhuǎn)角度時(shí)和、差信號(hào)的差值關(guān)系表。

(2)通過(guò)測(cè)試前校準(zhǔn)，得出衰減器設(shè)置為不同衰減值時(shí)，相對(duì)于0dB衰減值時(shí)的相位變化表，即衰減器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

(3)射頻信號(hào)源接入信號(hào)輸入端，根據(jù)和信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表，通過(guò)調(diào)節(jié)射頻信號(hào)源的大小，模擬實(shí)現(xiàn)天線指向的偏轉(zhuǎn)角度，(即天線指向越精準(zhǔn)，信號(hào)幅度越大)。

(4)信號(hào)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)A、B與合成器A、B，實(shí)現(xiàn)2個(gè)通道的交叉?zhèn)浞荨?/p>

(5)信號(hào)經(jīng)過(guò)功分器，將信號(hào)分成幅度相等的2個(gè)信號(hào)，分別進(jìn)入移相器、衰減器，進(jìn)行幅度和相位的調(diào)整，從而得到和通道信號(hào)和差通道信號(hào)，進(jìn)入被測(cè)設(shè)備。

(6)測(cè)試前首先選定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)同偏轉(zhuǎn)角度和、差信號(hào)的差值關(guān)系表，對(duì)衰減器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使和、差信號(hào)輸出滿足和、差信號(hào)的差值關(guān)系。

(7)通過(guò)查詢校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，找出衰減器設(shè)置值改變后對(duì)應(yīng)的相位變化值，再通過(guò)設(shè)置移相器進(jìn)行相位補(bǔ)償，從而得到相位相對(duì)不變的和、差信號(hào)。

(8)天線指向偏轉(zhuǎn)角度變化引起和信號(hào)幅度變化，引起差信號(hào)變化，引起衰減器、移相器變化，得出該偏轉(zhuǎn)角度下的衛(wèi)星測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置不同偏轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的和、差信號(hào)，得出一組完整的測(cè)試數(shù)據(jù)，滿足捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試的要求。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)在完成相同測(cè)試功能的前提下，本實(shí)用新型的設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，可供兩個(gè)型號(hào)并行測(cè)試，整體設(shè)備備份較通路、器件備份更為實(shí)用。

(2)本實(shí)用新型的設(shè)備中的射頻器件均為無(wú)源器件，運(yùn)行更加穩(wěn)定，各端口的駐波性能好，設(shè)備整體性能好。

(3)本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單，裝機(jī)調(diào)試方便，更利于設(shè)備的小型化、產(chǎn)品化設(shè)計(jì)。

(4)本實(shí)用新型為一種實(shí)用、簡(jiǎn)約、通用的捕獲跟蹤專用射頻通道模擬設(shè)備，能夠器件資源，大大降低設(shè)備成本，設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性好，還可以減少地面測(cè)試聯(lián)調(diào)工作，提高并行測(cè)試效率。

(5)針對(duì)原有捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)雜，通道、器件過(guò)渡冗余，內(nèi)部連接十分交錯(cuò)，有源放大器工作狀態(tài)受溫度變化影響，設(shè)備龐大沉重，不便于使用者的理解和使用，提出一種簡(jiǎn)約化、實(shí)用化、通用化的捕獲跟蹤專用射頻通道模擬設(shè)備。該設(shè)備僅僅使用原有設(shè)備一半的器件資源，便可以完成原有設(shè)備可完成的所有測(cè)試功能，性價(jià)比大幅提高，設(shè)計(jì)制作方面更加簡(jiǎn)單可靠，去掉有源放大器，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)，設(shè)備變得更加小巧輕便。使用原有設(shè)備的資源，可制作兩臺(tái)同樣的設(shè)備，同時(shí)可供兩個(gè)型號(hào)并行測(cè)試，整體設(shè)備備份較通道、器件備份更為實(shí)用。

(6)通過(guò)信號(hào)流向分析，原有設(shè)備中矢網(wǎng)自校入、矢網(wǎng)自校出以及相應(yīng)的耦合器、切換開(kāi)關(guān)均可以省去，為達(dá)到和、差通道信號(hào)模擬效果，一套衰減器、移相器便可以實(shí)現(xiàn)，設(shè)備中也實(shí)現(xiàn)了模擬通道的備份效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的捕獲跟蹤專用射頻通道模擬設(shè)備組成示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型為滿足捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試的要求，需要對(duì)和、差通道的信號(hào)幅度、相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使進(jìn)入衛(wèi)星的和、差通路信號(hào)相位一致，幅度隨天線方向圖變化，為實(shí)現(xiàn)此功能，僅需要一個(gè)衰減器和一個(gè)移相器即可。

根據(jù)衛(wèi)星實(shí)際在軌運(yùn)行的狀態(tài)，得出衛(wèi)星天線指向的和、差通道方向圖(即和通道幅度隨偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系圖和差通道幅度隨偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系圖)，從而可以得出相同偏轉(zhuǎn)角度時(shí)和、差幅度的相對(duì)關(guān)系。參照和通道方向圖，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)輸入端的信號(hào)大小，來(lái)模擬衛(wèi)星天線指向的偏轉(zhuǎn)角度；對(duì)比和、差幅度的相對(duì)關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)衰減器的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)；不同偏轉(zhuǎn)角度使得和信號(hào)不同，同時(shí)和信號(hào)與差信號(hào)的幅度之差也會(huì)發(fā)生改變，從而引起了和、差通路的相位之差發(fā)生改變，需要調(diào)節(jié)移相器進(jìn)行差通道的相位補(bǔ)償，使和、差通道的信號(hào)輸出既能滿足隨偏轉(zhuǎn)角度的幅度變化，又能保證和、差通路的相位之差不變，達(dá)到捕獲跟蹤測(cè)試的目的。

本實(shí)用新型中對(duì)衛(wèi)星捕獲跟蹤分系統(tǒng)進(jìn)行通用化測(cè)試的射頻通道模擬設(shè)備具有與衛(wèi)星上輸入端接口數(shù)量相一致的接口，并在設(shè)備內(nèi)部提供衛(wèi)星端接口與測(cè)試設(shè)備端接口之間的通道切換功能，同時(shí)，提供和、差通道的幅度調(diào)整、相移調(diào)整功能，達(dá)到模擬捕獲跟蹤射頻通道的效果。這樣，在測(cè)試之前將衛(wèi)星與射頻通道切換設(shè)備之間的所有電纜連接好后，測(cè)試過(guò)程中只需要根據(jù)天線方向圖，對(duì)差通道的衰減器進(jìn)行設(shè)置，再通過(guò)和通道的移相器進(jìn)行相位補(bǔ)償，便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)用新型的射頻通道模擬設(shè)備，如圖1所示，用于實(shí)現(xiàn)在衛(wèi)星捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試中從信號(hào)源到被測(cè)設(shè)備之間的和、差通道信號(hào)模擬。包括2個(gè)開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)輸入端為J1，輸出端為J2和J3，可切換選擇)、2個(gè)合成器(2路輸入信號(hào)合成1路信號(hào))、2個(gè)功分器(1路輸入信號(hào)分成2路功率相等信號(hào))、2個(gè)移相器(360°范圍可調(diào)，步進(jìn)為2°)、2個(gè)衰減器(99dB范圍可調(diào)，步進(jìn)為1dB)及若干電纜、電纜連接器、測(cè)試設(shè)備輸入、輸出接口。兩個(gè)獨(dú)立通道互為備份。切換開(kāi)關(guān)是由一對(duì)射頻2選1開(kāi)關(guān)組成，使兩個(gè)獨(dú)立通道互為備份。

信號(hào)流向及設(shè)置分以下幾個(gè)步驟：

(1)信號(hào)方式可以為單載波也可以為調(diào)試信號(hào)，經(jīng)過(guò)射頻開(kāi)關(guān)選擇模擬通道，在經(jīng)過(guò)合成器，從而實(shí)現(xiàn)通道的備份。

(2)經(jīng)過(guò)功分器后，將信號(hào)分為等幅、等相的兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)入和、差通道，分別進(jìn)行相位、幅度的調(diào)整。

(3)通過(guò)對(duì)差通道的衰減器設(shè)置，調(diào)整差信號(hào)的幅度，達(dá)到和、差幅度之差符合天線方向圖的變化規(guī)律，同時(shí)引入差通道的相位變化，經(jīng)查詢衰減器各衰減值的相位校準(zhǔn)結(jié)果，經(jīng)過(guò)和通道相位設(shè)置，實(shí)現(xiàn)差通道相位補(bǔ)償，達(dá)到和、差通道相位之差不變，滿足捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試的要求。

通過(guò)信號(hào)流向分析，原有設(shè)備中矢網(wǎng)自校入、矢網(wǎng)自校出以及相應(yīng)的耦合器、切換開(kāi)關(guān)均可以省去，為達(dá)到和、差通道信號(hào)模擬效果，一套衰減器、移相器便可以實(shí)現(xiàn)，設(shè)備中也實(shí)現(xiàn)了模擬通道的備份效果。

實(shí)施例

如圖1所示，一種衛(wèi)星捕獲跟蹤射頻通道模擬設(shè)備，該設(shè)備包括開(kāi)關(guān)A、開(kāi)關(guān)B、合成器A、合成器B、功分器A、功分器B、移相器A、移相器B、衰減器A和衰減器B；

所述的開(kāi)關(guān)A有一個(gè)輸入端JA1，兩個(gè)輸出端JA2和JA3，輸出端JA2和輸出端JA3可切換選擇；

所述的開(kāi)關(guān)B有一個(gè)輸入端JB1，兩個(gè)輸出端JB2和JB3，輸出端JB2和輸出端JB3可切換選擇；

所述的合成器A用于將接收到的兩路輸入信號(hào)合成為一路信號(hào)進(jìn)行輸出，合成器A有兩個(gè)輸入端A1和A2；

所述的合成器B用于將接收到的兩路輸入信號(hào)合成為一路信號(hào)進(jìn)行輸出，合成器B有兩個(gè)輸入端B1和B2；

所述的功分器A用于將接收到的一路信號(hào)分成兩路功率相等的信號(hào)進(jìn)行輸出，功分器A有兩個(gè)輸出端A1和A2；

所述的功分器B用于將接收到的一路信號(hào)分成兩路功率相等的信號(hào)進(jìn)行輸出，功分器B有兩個(gè)輸出端B1和B2；

所述的移相器A在0～360°范圍可調(diào)，步進(jìn)為2°；

所述的移相器B在0～360°范圍可調(diào)，步進(jìn)為2°；

所述的衰減器A在0～99dB范圍可調(diào)，步進(jìn)為1dB；

所述的衰減器B在0～99dB范圍可調(diào)，步進(jìn)為1dB；

信號(hào)A輸入端與開(kāi)關(guān)A的輸入端JA1通過(guò)線纜連接，信號(hào)B輸入端與開(kāi)關(guān)B的輸入端JB1通過(guò)線纜連接；

開(kāi)關(guān)A的輸出端JA2與合成器A的輸入端A1通過(guò)線纜連接，開(kāi)關(guān)A的輸出端JA3與合成器B的輸入端B1通過(guò)線纜連接；

開(kāi)關(guān)B的輸出端JB2與合成器A的輸入端A2通過(guò)線纜連接，開(kāi)關(guān)B的輸出端JB3與合成器B的輸入端B2通過(guò)線纜連接；

合成器A的輸出端與功分器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

合成器B的輸入端與功分器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器A的輸出端A1與移相器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器A的輸出端A2與衰減器A的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器B的輸出端B1與移相器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

功分器B的輸出端B2與衰減器B的輸入端通過(guò)線纜連接；

移相器A的輸出端為和通道信號(hào)A的輸出端；

衰減器A的輸出端為差通道信號(hào)A的輸出端；

移相器B的輸出端為和通道信號(hào)B的輸出端；

衰減器B的輸出端為差通道信號(hào)B的輸出端。

本實(shí)用新型為滿足衛(wèi)星捕獲跟蹤分系統(tǒng)測(cè)試的要求，對(duì)和、差通道的信號(hào)幅度、相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使進(jìn)入衛(wèi)星的和、差通路信號(hào)相位一致，幅度隨天線方向圖變化。

信號(hào)流向及設(shè)置分以下幾個(gè)步驟：

(1)根據(jù)和通道天線方向圖得出和信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表，見(jiàn)表1第1、2列，根據(jù)差通道天線方向圖得出差信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表，見(jiàn)表1第1、3列，根據(jù)2、3列得出相同偏轉(zhuǎn)角度時(shí)和、差信號(hào)的差值關(guān)系表，見(jiàn)表1第4列，該列為衰減器設(shè)置值，為整數(shù)，詳見(jiàn)表1天線偏轉(zhuǎn)角度與和、差信號(hào)關(guān)系表。

表1天線偏轉(zhuǎn)角度與和、差信號(hào)關(guān)系表

(2)通過(guò)測(cè)試前校準(zhǔn)，得出衰減器設(shè)置為不同衰減值時(shí)，相對(duì)于0dB衰減時(shí)的相位變化表，即校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。具體操作：將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行30GHz的自校準(zhǔn)，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的A端接入本實(shí)用新型信號(hào)A輸入端，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的B端接入本實(shí)用新型差通道信號(hào)A輸出端，衰減器A設(shè)置為0dB衰減，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)整到S21的相位測(cè)試狀態(tài)，記錄此狀態(tài)下30GHz的相位值為X0，依次設(shè)置衰減器A為1、2、3……50dB，分別記錄30GHz的相位值為X1、X2、X3……X50，分別減去X0，得出衰減器為不同值時(shí)的相位差，具體數(shù)值見(jiàn)表2。

表2衰減器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

(3)測(cè)試時(shí)，將射頻信號(hào)源接至信號(hào)A輸入端，和、差信號(hào)A輸出端接至衛(wèi)星和、差通道輸入口，將-0.10°(即衰減器A為25dB)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，查詢表2衰減器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，得出衰減器A為25dB時(shí)的相位相對(duì)值為-104.94°，根據(jù)和信號(hào)與天線偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系表(表1-1)，調(diào)節(jié)射頻信號(hào)源的大小，即模擬實(shí)現(xiàn)天線指向的偏轉(zhuǎn)角度，從而得到測(cè)試數(shù)據(jù)表3的第2列，相應(yīng)差通道衰減器A的設(shè)置值見(jiàn)表3的第3列。當(dāng)測(cè)試第1點(diǎn)時(shí)，射頻信號(hào)源輸出為-6.04dBm，差通道衰減器A為14dB，查詢表2衰減器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，得出衰減器A為14dB時(shí)的相位相對(duì)值為-75.40°，相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)相位改變了29.54°[-75.40°-(-104.94°)]，四舍五入后為30°，因此和通道的移相器設(shè)置為30°進(jìn)行補(bǔ)償，從而得出表3的第4列。將信號(hào)A以此種方式送入衛(wèi)星的和、差通道，即可得出衛(wèi)星天線與目標(biāo)的方位、俯仰關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星捕獲跟蹤的目標(biāo)。

表3實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)