一种基于矢量网络分析仪的转发器三阶互调测试方法技术

技术编号:15334139 阅读:110 留言:0更新日期:2017-05-16 21:29
一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法,步骤为:(1)对矢网进行校准参数设置,完成Swept IMD Converters模式下的测量通道校准;(2)连接射频测试电缆,搭建完整的星地测试回路;(3)在已建立好的校准环境下,设置相关测试参数,打开双音射频激励功率,测试转发器的三阶互调特性,绘制测试结果曲线。本发明专利技术方法可以显著提高通信卫星转发器系统双载波三阶互调的测试便捷性、测试效率、测试精度和测试自动化程度,尤其对于大规模多通道转发器而言,可以大幅缩减测试成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法
本专利技术属于卫星测试领域,涉及一种通信卫星转发器分系统的测试方法,特别适用于功放及通路数较多的卫星转发器,可在保证测量精度的前提下,大幅提高测试效率。
技术介绍
转发器分系统是通信卫星的重要组成部分,其射频通道的性能好坏直接影响卫星通信业务的信号质量。在卫星通信过程中,当有两个不同频率的载波信号同时进入转发器系统时,由于输入输出特性的非线性,使得输出信号中除了被放大的输入载波有用信号外,还会出现其他频率的互调产物。一方面,互调产物将占用一部分输出功率;另一方面,这些互调产物如果落入转发器的工作频带范围内,将会对系统通信造成干扰。另外,强载波信号产生的互调产物有时能部分抑制弱载波信号,不利于大小地球站的兼容。在所有互调产物中,三阶互调产物对系统性能的影响最为严重,因此目前通信卫星只测试双载波三阶互调特性,并据此评估转发器的非线性程度。双载波三阶互调是转发器分系统的重要射频性能指标,其直接反映了射频接收机及功率放大器等非线性器件的幅度非线性特性引起的转发器输出互调产物大小,因此对其进行准确测量至关重要。三阶互调产物的大小与转发器分系统激励信号的幅度有关,激励幅度的大小一般用“输入补偿值”来做相对度量,即输入测试信号与转发器的饱和输入信号的电平之比。实际测试中,用两个等幅载波在不同输入补偿时,测量输出主音信号和三阶互调信号的幅度比作为转发器系统的三阶互调非线性度量。目前的通信卫星转发器三阶互调测试方案是利用两台独立的信号发生器,在被测转发器通道内同时产生两个等幅的单载波上行激励信号,合路后输入转发器,并按一定的步进改变上行激励信号的功率,通过频谱分析仪分别测量被测转发器通道的三阶互调产物功率和主音信号功率,最后根据测试数据计算被测转发器通道的三阶互调特性。这种方法在实际工程测试中,具有一定的局限性:(1)测试系统由两台信号源、一台功率计、一台频谱仪、一台开关矩阵及一台测试计算机组成,需要22U的测试机柜才能集成所有测试设备,体积大、功耗大、成本高,并且设备间的射频连接较多,两台信号源和频谱仪彼此独立,需要外部共时基,因此系统搭建复杂;(2)测试时,需要依据单载波饱和基准和上行监视功率计读值,手动将两台独立信号源的输出功率调平且经过测试链路使得转发器工作在要求工作点上,功率调节过程复杂冗长,且手动调平无法达到很高的精确度,还存在过激励的风险。当合路器的双通道一致性不好,或者两个载波的频差较大时,测试链路损耗差异较大,使得到达转发器入口的双载波之间存在电平差,无法完全等幅,使得测试结果存在偏差;(3)测试时,双载波功率按照规定步长,从饱和输入降至规定输入回退值,在每个工作点都需重新反复调节双源输出电平、重新使用频谱仪搜索信号并测算当前计量结果。且测试过程中,需要分别且人为同步控制信号源、频谱仪等仪器实现信号发送和接收。为保证每一步操作都能被测试设备准确且无遗漏地执行,需在每一条操作指令之间插入时间延迟(通常为0.5s~2s),测试过程不存在任何意义的硬件同步,且冗长、效率较低,完成一路转发器三阶互调测试(一般至少20个工作点)大约15分钟。在大规模多通道转发器三阶互调测试中,此方法会严重影响测试效率;(4)测试系统中,由于测试设备较多、射频连接链路复杂,两台激励信号源通过开关矩阵内部的合路器合成信号,因此射频信号经历多级无源设备及多个连接端面,造成整个系统失配性误差较大。此测试方法仅用功率计监视上行输入功率,并未对测试系统的失配性误差做分析处理。此外,该方法利用频谱仪测量下行互调产物的功率,不确定度较大,测试结果误差较大;(5)若在远程测试中,每一步对测试设备的控制、测量数据的读取以及测试结果的计算都需要专门编制上位机软件来完成,软件执行流程具有复杂的循环嵌套、时序关系和设计及调试难度,测试系统鲁棒性不强。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种基于矢量网络分析仪的转发器三阶互调特性测试方法,可以显著提高通信卫星转发器系统双载波三阶互调的测试便捷性、测试效率、测试精度和测试自动化程度,尤其对于大规模多通道转发器而言,可以大幅缩减测试成本。本专利技术的技术解决方案是:一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法,包括如下步骤:(1)选取一台带有SweptIMDConverters测量模式的内置双源矢量网络分析仪和一台带有矢网测试通路的开关矩阵作为测试设备;所述的矢网测试通路包括上行和下行,上行的输入端口标记为矢网A口,该端口直接连接至开关矩阵内部的上行波束端口的输入,上行的输出端口为所述上行波束端口的输出;下行的输入端口为开关矩阵内部的下行波束端口的输入,下行的输出端口标记为矢网B口,该端口为开关矩阵内部的多选一射频开关的一路可选输出;(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描校准,并将校准完成后的测试通道存储为矢网内部的.csa文件;(3)将矢量网络分析仪的PORT1连接至开关矩阵的矢网A口,将矢量网络分析仪的PORT2连接至矢网B口,将上行星地测试电缆两端分别连至待测转发器的输入测试耦合器直通口和开关矩阵的上行波束端口,将下行星地测试电缆的两端分别连至待测转发器的输出测试耦合器耦合口和开关矩阵的下行波束端口;(4)在矢量网络分析仪中调用已存储的.csa校准环境,并将当前测量通道的扫描方式由频率扫描改为功率扫描,根据被测转发器的基本参数对矢量网络分析仪进行测试参数配置,包括矢量网络分析仪内部双源的功率扫描范围、输出双载波主频之间的中心频率、本振频率、输入双载波主频之间的中心频率、双波频差、主频信号接收中频带宽以及互调信号接收中频带宽;(5)打开矢量网络分析仪的射频功率输出,由矢量网络分析仪完成功率扫描下的三阶互调特性测试。所述的步骤(2)中对矢量网络分析仪进行频率扫描校准的方法为:将测试短电缆1的一端连接至功率计探头,另一端连接至矢量网络分析仪PORT1端口,进行双源功率校准,使得双载波信号在测试短电缆1的输出端完全等幅,同时自动校准参考接收机A1;接着保持测试短电缆1和矢网PORT1的连接端不变,将另一端连接至电子校准件的PORTA,同时将测试短电缆2的一端连接至矢网PORT2,另一端连接至电子校准件的PORTB,完成二端口SC参数校准,通过校准数据获得B2接收机的响应。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(1)本专利技术的测试方法在硬件架构上,仅需要一台矢量网络分析仪和一台开关矩阵(校准时还需要临时使用功率计及电子校准件),因此比传统方案中的两台信号源、一台频谱仪、一台功率计及一台开关矩阵组成的硬件系统更加小型化、轻量化,且具有更低的成本和更高的系统集成度。此外,由于仪器数量减少,仪器间的连接数量减少,其可靠性相对于传统的测试方案更高;(2)本专利技术充分借助矢量网络分析仪收发共用平台和矢量网络分析仪的硬件同步特性,搭建以矢量网络分析仪为核心的硬件测试系统,校准效率和测试效率都比传统测试方案有大幅提高。校准方面,本专利技术采用矢量网络分析仪扫频校准,通过一次扫描完成对所有转发器通道的功率值和失配度的校准。并且此三阶互调通道的校准还可与其他测量通道校准同时进行,因此比传统的单路串行校准在效率上提高3~5倍。测试方面,传统测试方案不存在任何意义上的硬件本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/62/201611118307.html" title="一种基于矢量网络分析仪的转发器三阶互调测试方法原文来自X技术">基于矢量网络分析仪的转发器三阶互调测试方法</a>

【技术保护点】
一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法,其特征在于包括如下步骤:(1)选取一台带有Swept IMD Converters测量模式的内置双源矢量网络分析仪和一台带有矢网测试通路的开关矩阵作为测试设备;所述的矢网测试通路包括上行和下行,上行的输入端口标记为矢网A口,该端口直接连接至开关矩阵内部的上行波束端口的输入,上行的输出端口为所述上行波束端口的输出;下行的输入端口为开关矩阵内部的下行波束端口的输入,下行的输出端口标记为矢网B口,该端口为开关矩阵内部的多选一射频开关的一路可选输出;(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描校准,并将校准完成后的测试通道存储为矢网内部的.csa文件;(3)将矢量网络分析仪的PORT1连接至开关矩阵的矢网A口,将矢量网络分析仪的PORT2连接至矢网B口,将上行星地测试电缆两端分别连至待测转发器的输入测试耦合器直通口和开关矩阵的上行波束端口,将下行星地测试电缆的两端分别连至待测转发器的输出测试耦合器耦合口和开关矩阵的下行波束端口;(4)在矢量网络分析仪中调用已存储的.csa校准环境,并将当前测量通道的扫描方式由频率扫描改为功率扫描,根据被测转发器的基本参数对矢量网络分析仪进行测试参数配置,包括矢量网络分析仪内部双源的功率扫描范围、输出双载波主频之间的中心频率、本振频率、输入双载波主频之间的中心频率、双波频差、主频信号接收中频带宽以及互调信号接收中频带宽;(5)打开矢量网络分析仪的射频功率输出,由矢量网络分析仪完成功率扫描下的三阶互调特性测试。...

【技术特征摘要】
1.一种基于矢网的转发器三阶互调高效高精度测试方法,其特征在于包括如下步骤:(1)选取一台带有SweptIMDConverters测量模式的内置双源矢量网络分析仪和一台带有矢网测试通路的开关矩阵作为测试设备;所述的矢网测试通路包括上行和下行,上行的输入端口标记为矢网A口,该端口直接连接至开关矩阵内部的上行波束端口的输入,上行的输出端口为所述上行波束端口的输出;下行的输入端口为开关矩阵内部的下行波束端口的输入,下行的输出端口标记为矢网B口,该端口为开关矩阵内部的多选一射频开关的一路可选输出;(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描校准,并将校准完成后的测试通道存储为矢网内部的.csa文件;(3)将矢量网络分析仪的PORT1连接至开关矩阵的矢网A口,将矢量网络分析仪的PORT2连接至矢网B口,将上行星地测试电缆两端分别连至待测转发器的输入测试耦合器直通口和开关矩阵的上行波束端口,将下行星地测试电缆的两端分别连至待测转发器的输出测试耦合器耦合口和开关矩阵的下行波束端口;(4)在矢量网络分析仪中调用已存储的.csa校...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯卫国杨博刘焕生杨冬雪周慧谢华赵婷魏振超
申请(专利权)人:中国空间技术研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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