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一种卫星转发器测试系统校准方法

阅读:825发布:2020-05-22

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1.一种卫星转发器测试系统校准方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)对矢量网络分析仪的接收机建立全频段相位参考;
(2)以待测卫星转发器包含的频段为单位,对卫星转发器测试系统的前段链路进行校准;所述的前段链路包括矢量网络分析仪本身,以及矢量网络分析仪与开关矩阵的连接线缆;
(3)以待测卫星转发器包含的上行波束为单位进行后段上行链路的校准;所述的后段上行链路包括开关矩阵内部的上行通路以及开关矩阵与待测卫星转发器的上行连接线缆;
(4)以待测卫星转发器包含的下行波束为单位进行后段下行链路的校准;所述的后段下行链路包括开关矩阵内部的下行通路以及开关矩阵与待测卫星转发器的下行连接线缆;
(5)将步骤(2)~步骤(4)的结果组合成完整的星地链路校准数据。
2.根据权利要求1所述的一种卫星转发器测试系统校准方法,其特征在于:所述步骤(1)中建立全频段相位参考的方法为:
(201)将相位参考件的USB口连至矢量网络分析仪的USB口,将相位参考件的馈电口连接至电源,将相位参考件的输入端口连接至矢量网络分析仪的时基参考端口;将电子校准件连至矢量网络分析仪的USB口;将功率计的GPIB口和矢量网络分析仪的GPIB(0)Controller口相连;所述的矢量网络分析仪为PNA-X系列;
(202)复位矢量网络分析仪,建立测量通道,设定起始频率和终止频率,矢量网络分析仪自动识别所连接的相位参考件、电子校准件;
(203)将相位参考件的输出端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时将PORT2端口右侧靠上的两排平跳线90度翻转至垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(204)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT1端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(205)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(206)将矢量网络分析仪的PORT1端口和PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排水平跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(207)将功率传感器连接至矢量网络分析仪的PORT1端口,同时将PORT2端口右侧靠上的两排跳线恢复至水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(208)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT1端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(209)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
(210)将矢量网络分析仪的PORT1端口和PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排水平跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算。
3.根据权利要求1或2所述的一种卫星转发器测试系统校准方法,其特征在于:所述的步骤(2)中对前段链路的校准方法为:
(301)将电子校准件连至矢量网络分析仪的USB口,将功率计的GPIB口和矢量网络分析仪的GPIB(0)Controller口相连;
(302)复位矢量网络分析仪,新建两个测量通道,其中一个测量通道的选择为,设置扫描方式为Linear Frequency,设置中频带宽、扫描点数、校准频率范围和校准电平;另一个测量通道的选择为,设置扫描方式为Swept fc,设置双波频差、主频信号接收中频带宽、互调信号接收中频带宽、校准频率范围;
(303)设置功率校准的误差阈值,并调用步骤(1)中已经建立的全频段相位参考;
(304)将功率传感器与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,矢量网络分析仪自动进行源功率校准和PORT1端口参考接收机功率校准;
(305)将电子校准件的PORTA端口与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,将电子校准件的PORTB端口与矢量网络分析仪的PORT2端口相连,矢量网络分析仪自动进行二端口SC参数校准,及PORT2端口接收机响应校准。
4.根据权利要求3所述的一种卫星转发器测试系统校准方法,其特征在于:所述的步骤(3)中进行后段上行链路校准的方法为:
(401)建立测量通道,设置校准起始频率、终止频率以及校准电平;
(402)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与电子校准件的PORTA端口相连,将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆2与电子校准件的PORTB端口相连,打开矢量网络分析仪的射频输出,进行矢量网络分析仪的S参数校准;
(403)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与开关矩阵的矢网A口连接,将开关矩阵后面板上连接的上行星地测试电缆的另一端口通过仪器间短电缆2与矢量网络分析仪的PORT2端口相连,测量参数选为S21,打开矢量网络分析仪的射频输出,测量该上行测试波束不同频点处的链路插损和链路时延。
5.根据权利要求3所述的一种卫星转发器测试系统校准方法,其特征在于:所述的步骤(4)中进行后段下行链路校准的方法为:
(501)建立测量通道,设置校准起始频率、终止频率以及校准电平;
(502)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与电子校准件的PORTA端口相连,将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆2与电子校准件的PORTB端口相连,打开矢量网络分析仪的射频输出,进行矢量网络分析仪的S参数校准;
(503)将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆1与开关矩阵的矢网B口连接,将开关矩阵上连接的上行星地测试电缆的另一端口通过仪器间短电缆2与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,将该上行波束对应的开关矩阵内部通路切通,矢网测量参数选为S21,打开矢量网络分析仪的射频输出,测量该下行测试波束不同频点处的链路插损和链路时延。

说明书全文

一种卫星转发器测试系统校准方法

技术领域

[0001] 本发明属于通信领域,涉及一种卫星转发器测试系统的校准方案,特别适用于星上波束及通路数较多、交链组合复杂、且通道带宽较大的大规模转发器,可以在保证极高校准精度的前提下,大幅提升系统的校准效率,从而加快整星的测试及研制进度。

背景技术

[0002] 随着通信卫星平台的不断发展,以及用户对通信容量需求的不断提高,通信卫星有效载荷中的天线波束越来越多,转发器路数也越来越多,转发通道的带宽越来越大,不同波束间的交链也越来越复杂,射频测试任务量显著增加,载荷测试效率已经成为通信卫星研制过程中的瓶颈环节。其中,卫星转发器测试前,需要以被测转发器的输入、输出口面为参考面对地面测试系统进行校准,因此校准技术是转发器测试中的关键技术之一。特别是对于大规模通信转发器测试来说,系统校准在整星各阶段电测过程中占有极大的比重,其校准精度也直接影响了整星的测试精度。
[0003] 目前,通信卫星转发器测试系统由信号源、频谱仪、功率计、开关矩阵及测试电缆组成,系统校准方案是以星上转发器通道为基本单位,针对上、下行不同测试链路分别进行校准。上行链路的校准原理如图1所示。信号源输出上行频点的射频信号,经由开关矩阵上行通路及后端上行星地测试电缆,到达功率传感器B,同时功率传感器A经由耦合器2的耦合口对信号源输出功率进行监视,记功率传感器A与功率传感器B的读数差值为该频点的上行校准数据。下行链路校准原理框图如图2所示。信号源输出下行频点的射频信号,经由开关矩阵中的耦合器2及SW1进入下行星地测试电缆及开关矩阵下行通路,到达频谱仪(耦合口)及功率传感器B(直通口),随后切换SW1使射频信号进入功率传感器A,记功率传感器A与功率传感器B的读数差值为该频点的下行功率计支路校准数据,记功率传感器A与频谱仪的读数差值为该频点的下行频谱仪支路校准数据。
[0004] 为了提高测试的效率,出现了基于矢量网络分析仪的转发器测试系统,其主要由一台矢量网络分析仪、一台开关矩阵、两根仪器间短电缆及两根星地测试电缆组成,系统组成框图如图5所示。对于这种测试系统,现有的校准方案具有局限性或已不适用,主要体现在:
[0005] (1)现有校准过程需要利用信号源与频谱仪共同完成,而图5测试系统中不具备这两样测试仪器,且测试系统中的开关矩阵也在现有的基础上做了适应性修改(增加了与矢量网络分析仪的接口),测试链路与校准链路均有所变化。若专在该测试系统中添加信号源、频谱仪等设备用于系统校准,则测试成本会大幅提升,系统复杂度也将大幅增加,并且增加设备还会导致校准时连接失配险增高,仪器自身的非理想频响也会使得测试结果可信度降低;
[0006] (2)现有校准方法以转发器通道为单位,按照上、下行不同链路分别进行,且在每个链路的每个通道内,又需以固定频率步进的方式,逐个频点测量链路插损(即校准数据)。因此,针对上、下行链路较多、通道较多、带宽较宽、频率步进较小的多路大规模转发器校准时,系统校准过程将极为繁琐,效率极低,甚至会影响整星的研制进度。

发明内容

[0007] 本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种新的卫星转发器测试系统的校准方法,结合测试系统组成原理及卫星转发器架构,将测试系统分为了前段链路(矢网及仪器间短电缆1、2)和后段链路(开关矩阵及上、下行星地测试电缆)两部分分别完成校准,且每段校准都充分利用了矢量网络分析仪的收发机频率同步调谐特性及扫描校准功能,同时建立多个测量通道并行同步完成扫频校准,可以显著提高通信卫星转发器测试前校准的校准效率、校准精度、校准实施便捷性和校准自动化程度。
[0008] 本发明的技术解决方案是:一种卫星转发器测试系统校准方法,包括如下步骤:
[0009] (1)对矢量网络分析仪的接收机建立全频段相位参考;
[0010] (2)以待测卫星转发器包含的频段为单位,对卫星转发器测试系统的前段链路进行校准;所述的前段链路包括矢量网络分析仪本身,以及矢量网络分析仪与开关矩阵的连接线缆;
[0011] (3)以待测卫星转发器包含的上行波束为单位进行后段上行链路的校准;所述的后段上行链路包括开关矩阵内部的上行通路以及开关矩阵与待测卫星转发器的上行连接线缆;
[0012] (4)以待测卫星转发器包含的下行波束为单位进行后段下行链路的校准;所述的后段下行链路包括开关矩阵内部的下行通路以及开关矩阵与待测卫星转发器的下行连接线缆;
[0013] (5)将步骤(2)~步骤(4)的结果组合成完整的星地链路校准数据。
[0014] 所述步骤(1)中建立全频段相位参考的方法为:
[0015] (201)将相位参考件的USB口连至矢量网络分析仪的USB口,将相位参考件的馈电口连接至电源,将相位参考件的输入端口连接至矢量网络分析仪的时基参考端口;将电子校准件连至矢量网络分析仪的USB口;将功率计的GPIB口和矢量网络分析仪的GPIB(0)Controller口相连;所述的矢量网络分析仪为PNA-X系列;
[0016] (202)复位矢量网络分析仪,建立测量通道,设定起始频率和终止频率,矢量网络分析仪自动识别所连接的相位参考件、电子校准件;
[0017] (203)将相位参考件的输出端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时将PORT2端口右侧靠上的两排平跳线90度翻转至垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0018] (204)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT1端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0019] (205)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0020] (206)将矢量网络分析仪的PORT1端口和PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排水平跳线依然保持垂直状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0021] (207)将功率传感器连接至矢量网络分析仪的PORT1端口,同时将PORT2端口右侧靠上的两排跳线恢复至水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0022] (208)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT1端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0023] (209)将电子校准件的PORTA端口和矢量网络分析仪的PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算;
[0024] (210)将矢量网络分析仪的PORT1端口和PORT2端口相连,同时PORT2端口右侧靠上的两排水平跳线依然保持水平状态,之后利用矢量网络分析仪自动测算。
[0025] 所述的步骤(2)中对前段链路的校准方法为:
[0026] (301)将电子校准件连至矢量网络分析仪的USB口,将功率计的GPIB口和矢量网络分析仪的GPIB(0)Controller口相连;
[0027] (302)复位矢量网络分析仪,新建两个测量通道,其中一个测量通道的选择为,设置扫描方式为Linear Frequency,设置中频带宽、扫描点数、校准频率范围和校准电平;另一个测量通道的选择为,设置扫描方式为Swept fc,设置双波频差、主频信号接收中频带宽、互调信号接收中频带宽、校准频率范围;
[0028] (303)设置功率校准的误差阈值,并调用步骤(1)中已经建立的全频段相位参考;
[0029] (304)将功率传感器与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,矢量网络分析仪自动进行源功率校准和PORT1端口参考接收机功率校准;
[0030] (305)将电子校准件的PORTA端口与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,将电子校准件的PORTB端口与矢量网络分析仪的PORT2端口相连,矢量网络分析仪自动进行二端口SC参数校准,及PORT2端口接收机响应校准。
[0031] 所述的步骤(3)中进行后段上行链路校准的方法为:
[0032] (401)建立测量通道,设置校准起始频率、终止频率以及校准电平;
[0033] (402)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与电子校准件的PORTA端口相连,将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆2与电子校准件的PORTB端口相连,打开矢量网络分析仪的射频输出,进行矢量网络分析仪的S参数校准;
[0034] (403)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与开关矩阵的矢网A口连接,将开关矩阵后面板上连接的上行星地测试电缆的另一端口通过仪器间短电缆2与矢量网络分析仪的PORT2端口相连,测量参数选为S21,打开矢量网络分析仪的射频输出,测量该上行测试波束不同频点处的链路插损和链路时延。
[0035] 所述的步骤(4)中进行后段下行链路校准的方法为:
[0036] (501)建立测量通道,设置校准起始频率、终止频率以及校准电平;
[0037] (502)将矢量网络分析仪的PORT1端口通过仪器间短电缆1与电子校准件的PORTA端口相连,将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆2与电子校准件的PORTB端口相连,打开矢量网络分析仪的射频输出,进行矢量网络分析仪的S参数校准;
[0038] (503)将矢量网络分析仪的PORT2端口通过仪器间短电缆1与开关矩阵的矢网B口连接,将开关矩阵上连接的上行星地测试电缆的另一端口通过仪器间短电缆2与矢量网络分析仪的PORT1端口相连,将该上行波束对应的开关矩阵内部通路切通,矢网测量参数选为S21,打开矢量网络分析仪的射频输出,测量该下行测试波束不同频点处的链路插损和链路时延。
[0039] 本发明与现有技术相比的优点在于:
[0040] (1)本发明充分利用了测试系统核心设备矢量网络分析仪的硬件同步特性,校准过程由矢网内置算法完成,因此本发明校准方法自动化程度更高,系统鲁棒性更强,校准实施便捷性更高,人为参与度更低,这可使得校准过程的可靠性更高,出错率更低;
[0041] (2)本发明采用前段链路校准加后段链路校准的分段链路校准方案,同一频段内转发器(例如所有Ku频段转发器或者所有C频段转发器)仅需进行一次前段链路校准,同一波束(即一条完整的物理测试链路)内转发器仅需进行一次后段链路校准,这比起现有的以转发器通道为基本单位的校准方案,校准项目更少。此外,本发明利用矢网扫描校准功能,比起现有逐频点校准方案,大幅提升效率。例如,一个具有10个交链波束(5上5下)及10个通道的C频段转发器,现有校准方案需要的校准项目为10×10=100个,需要约2000分钟完成,而本发明的校准方案仅需1(1次前段链路校准)+5×2=11个校准项目,需要约200分钟完成,效率提高10倍;
[0042] (3)本发明采用功率校准技术,修正了测试仪器本身的非理想频响特性,并借助矢网双端口SC参数校准,对测试系统端口失配误差、方向性误差、频响误差、泄露误差等多项误差进行了修正,比现有方案中仅对链路插损做标校,有更全面的校准覆盖性和更高的校准精度。此外,本发明对测试系统的相频特性进行了准确标校并且去嵌入,因此群时延、幅相分布特性等相位类测试结果比传统方案更加真实准确;
[0043] (4)本发明设计多通道并行校准方案,同步完成功率类、频响类、非线性类等测试项目的测前校准工作,进一步降低校准实施复杂度,提升校准效率。附图说明
[0044] 图1为现有校准方案上行链路校准原理框图;
[0045] 图2为现有校准方案下行链路校准原理框图;
[0046] 图3为本发明中系统前段链路校准原理框图;
[0047] 图4为本发明中系统后段链路校准原理框图;
[0048] 图5为本发明中测试系统原理框图;
[0049] 图6为本发明中测试系统用开关矩阵的内部结构框图。

具体实施方式

[0050] 本发明中的测试系统硬件由一台矢量网络分析仪、一台开关矩阵、两根仪器间短电缆及两根星地测试电缆组成。校准时还需额外用到一台功率计(包含一个功率传感器)、一个相位参考件(梳状信号发生器)及一个电子校准件。
[0051] 矢量网络分析仪为Keysight公司的PNA-X系列,且需带有Scalar  Mixer/Converters+Phase测量模式、Swept IMD Converters测量模式以及083、087选件,并且Firmware版本号需为A09.80.03或更高。此外,校准过程中还需要先后用到相位参考件U9391F(50GHz的梳状信号发生器)、功率计N1914(带有功率传感器E4413A)、电子校准件N4692A,以分别完成矢量网络分析仪相位基准建立、源功率校准和双端口SC参数校准。
[0052] 如图6所示为测试系统中开关矩阵内部原理及各端口标识,其是在传统测试用开关矩阵的基础上,单独设计并增加了上下行矢量网络分析仪测试通路(图6中加粗部分)。也即上行矢量网络分析仪测试通路增加一根半电缆和一个二选一的射频开关(图6中SW1),连入后端已有的波束分路开关(图6中的SW2)。新增的矢量网络分析仪上行测试通路规避了传统方案开关矩阵中的合路器、耦合器等诸多射频无源器件,使得测试链路更简单、插损更小,并且也避免了未安装标准匹配负载而导致微波辐射和链路失配的风险。上行矢量网络分析仪测试通路的输入端口为新增,端口标识为“矢网A口”,输出端口为原有,端口标识为“卫星上行1、卫星上行2、卫星上行3、…、卫星上行6、…”。下行矢量网络分析仪测试通路仅在后级的多选一射频开关(图6中的SW4)中新增了一个可选支路,其余不变。下行矢量网络分析仪测试通路的输入端口为原有,端口标识为“卫星下行1、卫星下行2、卫星下行3、…、卫星下行6、…”,新增一个输出端口,端口标识为“矢网B口”。
[0053] 本发明的实现步骤如下:
[0054] 1、建立矢网接收机相位基准
[0055] 由于卫星转发器是变频系统,因此矢量网络分析仪的收发端信号异频,且矢网接收机在不同频点处的相位基准不一致。而卫星转发器的群时延特性、幅相分布特性等测试项目需要严格测量变频相位,因此要求矢量网络分析仪的测量接收机在各频点具有统一的相位基准。所以,在进行测试系统校准前,需首先建立矢网接收机宽带统一相位基准。注意,统一相位基准建立过程无需每次测试前都执行。若测试用矢网中已存在相位基准文件(calset文件),且频率范围也能覆盖待测转发器,那么下述过程无需进行,直接执行步骤2即可。
[0056] 本发明采用Keysight公司的梳状信号发生器U9391F作为相位参考件,为矢网接收机提供不同频率之间的相位相对关系。
[0057] 首先进行系统连接:
[0058] (1)将相位参考件U9391F的USB口连至矢网的USB口;将U9391F的馈电口通过馈电线连接至任意一个12V稳压输出电源;将U9391F输入端口连接至矢网后面板的10MHz REF OUT时基参考端口,矢网给U9391F提供工作时钟;
[0059] (2)将电子校准件N4692A通过USB连接线连至矢网USB口;
[0060] (3)将功率计N1914(连接有功率传感器E4413A)的GPIB口和矢网后面板的GPIB(0)Controller口相连接,以利用矢网来控制功率计完成功率采集和校准。
[0061] 接着进行参数设置:
[0062] (1)复位(Preset)矢网,建立测量通道,选择为,在中设置起、止频率(一般起始频率设置为55MHz,终止频率按照校准所用仪器最高工作频率中的最小值设置,即使得统一相位基准的频率覆盖范围尽可能宽,以适应不同型号的需求);
[0063] (2)矢网自动识别所连接相位参考件、电子校准件及功率传感器的序列号。
[0064] 最后进行相位基准建立:
[0065] (1)将相位参考件U9391F的输出端口和矢网的PORT2相连,同时将PORT2右侧靠上的两排水平跳线90度翻转至垂直状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0066] (2)将电子校准件N4692A的PORTA和矢网的PORT1相连,同时PORT2右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0067] (3)将电子校准件N4692A的PORTA和矢网PORT2相连,同时PORT2右侧靠上的两排跳线依然保持垂直状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0068] (4)利用稳幅稳相短电缆将矢网的PORT1和PORT2相连,同时PORT2右侧靠上的两排水平跳线依然保持垂直状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0069] (5)将功率传感器E4413A连接至矢网PORT1,同时将PORT2右侧靠上的两排跳线恢复至水平状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0070] (6)将电子校准件N4692A的PORTA和矢网的PORT1相连,同时PORT2右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0071] (7)将电子校准件N4692A的PORTA和矢网PORT2相连,同时PORT2右侧靠上的两排跳线依然保持水平状态,之后点击,矢网进行自动测算;
[0072] (8)利用稳幅稳相短电缆将矢网的PORT1和PORT2相连,同时PORT2右侧靠上的两排水平跳线依然保持水平状态,之后点击,矢网进行自动测算。
[0073] 矢量网络分析仪有内置的相位基准建立算法,测试人员只需进行矢网参数设置,并按上述步骤分别连接相位参考件、电子校准件、功率计及功率传感器,矢网接收机的相位测算及相位基准建立过程完全由矢网内部自控完成。
[0074] 至此,矢网接收机的宽带统一相位基准建立完毕,将当前具有统一相位基准的矢网测量环境存储为calset文件,以备后续前段链路校准时调用。
[0075] 2、前段链路校准
[0076] 本发明方法设计了前段链路校准和后段链路校准相结合的系统校准方案。其中,前段链路校准属于矢网系统的自校准,仅校准到矢网双端口短电缆与开关矩阵的连接端面。后段链路校准对开关矩阵及后端星地测试电缆做插损和时延的测量。转发器测试时,后段链路校准数据嵌入到前段链路校准环境中,组合成完整测试链路的校准数据。前段链路校准与后段链路校准没有严格的先后执行顺序,一般情况下先进行前段链路校准,再进行后段链路校准。
[0077] 前段链路校准以频段为单位进行,即同一频段仅需进行一次前段链路校准,不同频段需分别进行多次前段链路校准。例如,待测转发器包含20路C频段转发器、15路Ku频段转发器以及10路Ka频段转发器,则需进行3次前段链路校准(C频段一次、Ku频段一次、Ka频段一次)。下面以一个频段转发器为例,详述前段链路校准过程。若待测转发器具有n个频段,只需按序重复执行n次下述步骤。
[0078] 前段链路校准时,保持步骤1中电子校准件N4692A及功率计N1914的连接状态不变(即分别通过USB口和GPIB口与矢网相连),之后进行参数设置:
[0079] (1)复位(Preset)矢网,新建2个channel(双通道并行同步校准),其中channel1的选择为,channel2的选择为
[0080] (2)选中channel1,在中,设置扫描方式(Sweep Type)为频率扫描方式(Linear Frequency),设置中频带宽(IF Bandwidth)(一般设置为1KHz),设置扫描点数(Number of Points)(按照技术文件规定的校准带宽和频率步进计算得出);在中,根据星上参数和测试技术文件要求,设置校准频率范围,注意该频率范围需覆盖待测转发器在该频段内的所有频点(例如,待测转发器共包含20路C频段转发器,那么校准频率范围需覆盖这20路通道的所有频点);在中设置校准电平,一般设为0dBm;
[0081] (3)选中channel2,在中,设置扫描方式(Sweep Type)为中心频率扫描方式(Swept fc),设置双波频差(Fixed DeltaF),一般设为2MHz,设置主频信号接收中频带宽(Main Tone IFBW)及互调信号接收中频带宽(IM Tone IFBW),一般分别设为100KHz和1KHz;在中设置校准频率范围(该频率范围需同channel1中的设置保持一致);
[0082] (4)选择,进行双通道并行同步校准,将选择为,并调用步骤1中已存储好的calset文件。最后设置功率校准的误差阈值(Accuracy Tolerance),一般设置为0.02dBm。
[0083] 参数设置完成之后,开始进行前段链路校准实施,前段链路校准过程分为两步,其连接原理框图如图3所示。具体步骤如下:
[0084] (1)利用仪器间短电缆1将功率传感器与矢网PORT1相连,之后点击,矢网内部自动进行源功率校准和PORT1参考接收机功率校准;
[0085] (2)利用仪器间短电缆1将电子校准件PORTA与矢网的PORT1相连,利用仪器间短电缆2将电子校准件PORTB与矢网PORT2相连,之后点击,矢网内部自动进行二端口SC参数校准,及PORT2接收机响应校准,直至出现结束界面,点击
[0086] 矢量网络分析仪有内置的校准算法,测试人员只需进行矢网参数设置,并按上述步骤分别连接电子校准件、功率计及功率传感器,功率校准及SC参数校准过程完全由矢网内部自控完成。
[0087] 至此,前段链路校准执行完毕,最后将当前频段的校准结果在矢网中存储为.csa文件,以备后续测试时调用。
[0088] 3、后段链路校准
[0089] 后段链路校准原理框图如图4所示,分为上行链路校准和下行链路校准。校准以波束为单位进行,即同一波束仅需进行一次后段链路校准,不同波束需分别进行多次后段链路校准。例如,待测转发器包含5个上行波束和5个下行波束,则需进行10次后段链路校准(5次上行、5次下行)。下面以1个上行波束和1个下行波束为例,详述上行链路校准过程和下行链路校准过程。若待测转发器具有n个上行波束和m个下行波束,则只需按序重复执行n次上行链路校准步骤和m次下行链路校准步骤,n和m均为正整数。
[0090] (1)上行链路校准
[0091] 首先建立测量通道。选择为。在中,根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率,注意该频率范围需至少覆盖该上行波束内的所有通道频率。在中设置校准电平,一般设为0dBm。
[0092] 接着进行矢网S参数自校准。将仪器间短电缆1的一端与矢网的PORT1相连,另一端与电子校准件PORTA相连。将仪器间短电缆2的一端与矢网的PORT2相连,另一端与电子校准件PORTB相连。打开矢网射频输出(Power on),选择,点击,进行矢网S参数校准。注意,该S参数自校结果可以用于该校准频段内所有上行波束的上行链路校准。
[0093] 最后进行上行链路校准实施。保持仪器间短电缆1和矢网PORT1的连接端不变,另一端连接至开关矩阵前面板上的“矢网A口”端口,将该波束对应的上行星地测试电缆一端连接至开关矩阵后面板上相对应的上行波束端口(“卫星上行1”或“卫星上行2”或…或“卫星上行6”或…),另一端连接至仪器间短电缆2的一端(仪器间短电缆2的另一端保持和矢网的PORT2的连接不变),将该上行波束对应的开关矩阵内部通路切通,矢网测量参数选为S21,打开矢网射频输出(Power on),设置测量数据格式(Format)为logM,测量该上行波束不同频点处的链路插损,并存储为矢网内部的S2P文件,设置测量数据格式(Format)为Delay,测量该上行波束不同频点处的链路时延,并同样存储为矢网内部的S2P文件。
[0094] 至此,该上行波束的上行链路校准执行完毕,所存储的S2P文件可实时调用和查阅。
[0095] (2)下行链路校准
[0096] 首先建立测量通道。选择为。在中,根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率,注意该频率范围需至少覆盖该下行波束内的所有通道频率。在中设置校准电平,一般设为0dBm。
[0097] 接着进行矢网S参数校准。将仪器间短电缆1的一端与矢网的PORT1相连,另一端与电子校准件PORTA相连。将仪器间短电缆2的一端与矢网的PORT2相连,另一端与电子校准件PORTB相连。打开矢网射频输出(Power on),选择,点击,进行矢网S参数校准。注意,该S参数自校结果可以用于该校准频段内所有下行波束的下行链路校准。
[0098] 最后进行下行链路校准实施。保持仪器间短电缆2和矢网的PORT2的连接端不变,另一端连接至开关矩阵前面板上的“矢网B口”端口,将该波束对应的下行星地测试电缆一端连接至开关矩阵后面板上相对应的下行波束端口(“卫星下行1”或“卫星下行2”或…或“卫星下行6”或…),另一端连接至仪器间短电缆1的一端(仪器间短电缆1的另一端保持和矢网PORT1的连接不变),将该下行波束对应的开关矩阵内部通路切通,将开关矩阵前面板的“频谱仪”端口(即耦合口)连接标准匹配负载,矢网测量参数选为S21,打开矢网射频输出(Power on),设置测量数据格式(Format)为logM,测量该下行波束不同频点处的链路插损,并存储为矢网内部的S2P文件,设置测量数据格式(Format)为Delay,测量该下行波束不同频点处的链路时延,并同样存储为矢网内部的S2P文件。
[0099] 至此,该下行波束的下行链路校准执行完毕,所存储的S2P文件可实时调用和查阅。
[0100] 测试时,后段链路校准数据作为偏置量嵌入前段链路校准环境中,以组合成完整的星地链路校准数据。
[0101] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
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