X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法技术

本发明专利技术提供一种X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法。由于月球探测器任务复杂，一般由多个独立的子探测器组成，各子探测器均需要配备独立测控通信系统，用于独立与地球进行通信以及进行各子探测器之间的通信需要。这将导致需要给月球探测器配备多个独立的X频段通信接收发射通道（含天线），各通信接收发射通道工作于不同的频率。由于国际电联分配的用于深空探测的X频段范围较窄，各频点之间的间隔非常小，且月球探测器体积小，月球探测器上安装的天线间距离小，通信接收与发射通道之间很容易造成相互干扰。为了确定各通信频率间的兼容性，本发明专利技术提出一种X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法。

【技术实现步骤摘要】
X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法
本专利技术涉及月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析，尤其涉及一种含多个独立X频段测控通信接收通道和发射通道的月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析。
技术介绍
在目前的航天器通信接收与发射兼容性测试和分析中，常用的方法是利用电磁仿真软件进行航天器多通信接收和发射的隔离度分析，获得隔离度分析结果后再判断各通信接收和发射的兼容性。这种方法的缺点是电磁仿真分析的结果实际上是基于电磁场算法进行的计算机计算结果，与物理上实际的隔离度值往往存在较大误差。另一种常用的方法是在真实航天器上直接将所有通信设备开机，各天线收发对应频率的信号，观察各通信设备的信号是否发射干扰。这种测试方法虽然最真实，但不适用于方案设计阶段的分析和论证，不能用于提前发现通信接收与发射兼容性问题。对于这种常用的测试方法，由于所有通信设备均已研制完成，天线的布局也已经确定，此时若测试发现兼容性不佳，难以调整设计方案。因此这种测试方法的缺点是资金投入大、不能用于在设计阶段提前发现兼容性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法，以解决月球探测器多个通信接收与发射通道的兼容性分析与验证问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供了X波段的月球探测器通信收发天线之间隔离度测试方法。包括：步骤1：利用月球探测器辐射模型器进行各接收天线与发射天线间的隔离度测试；建立月球探测器的辐射模型器，保证其表面电磁辐射特性与月球探测器真实表面状态一致。将所有测控通信天线按照设计的布局位置安装于辐射模型器表面。对于可二维转动的定向天线，需设置二维转动装置模拟设备，安装于辐射模型器上，用于定向天线进行各波束指向角的转动。进一步地，将辐射模型器(含已安装的测控通信天线)放置于微波暗室的中心位置；进一步地，使用矢量网络分析仪测试安装于辐射模型器上的每两幅天线之间隔离度值，发射频段的隔离度用Sij表示，接收频段的隔离度用S′ij表示。假设辐射模型器共安装了n副天线，其中编号为1，…，m的天线为接收天线；编号为m+1，…，n的天线为发射天线，将测试的收发天线间隔离度值Sij和S′ij。本专利技术提供的通信接收与发射兼容性分析方法，包括发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平算法和发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平算法。进一步地，将月球探测器测控通信方案设计的相关技术指标作为所述算法的参数，包括：固放输出功率Pout、发射馈线损耗TL1、接收通道内馈线及滤波损耗TL2、接收滤波器在发射频率的带外抑制Tr、发射通道在接收频率的杂散抑制Dr。进一步地，发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平为Pt，其算法为Pt（dBm）=Pout（dBm）+TL1（dB）+Sij（dB）+TL2（dB）-Tr（dB）。其中，Sij为收发天线之间测得的实际发射频段隔离度值，为负值。进一步地，发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平为Pr，其算法为Pr（dBm）=Pout（dBm）+Dr（dB）+TL1（dB）+S′ij（dB）+TL2（dB）。其中，S′ij为收发天线之间测得的实际接收频段隔离度值，为负值。进一步的,如果所述发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平Pt远小于接收通道内低噪声放大器的1dB饱和输入功率,则低噪声放大器可以稳定工作。发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率不会造成接收通道饱和。进一步的，如果所述发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平Pr远小于接收机灵敏度值，则认为发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率不会干扰接收机。进一步的，只有所述发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平为Pt和所述发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平Pr均不造成干扰，才认为该通信接收与发射通道之间的兼容性良好。本专利技术提供的X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法具有以下有益效果：通过在月球探测器的辐射模型器上进行各接收与发射天线之间隔离度的测试，获得真实的天线间隔离度值，较仿真分析或计算的准确性高、可信性强；较全真实的测控通信系统兼容性测试投入少，可行性强。通过独立通信收发通道之间兼容性的算法可以较为简化地计算出发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平、发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平，进而根据计算结果判断收发通信系统是否兼容。该算法相对传统算法较为简便，与工程应用结合紧密，避免了复杂的仿真分析。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术提出的X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法作进一步详细说明。月球探测器辐射模型器安放于微波暗室中央位置，辐射模型器表面按照天线的布局位置安装4副天线，其中天线1和天线2为接收天线，天线3和天线4为发射天线，其中天线3为可以二维转动的定向天线。进一步地，使用矢量网络分析仪测试安装于辐射模型器上的每两幅天线之间隔离度值，发射频段的隔离度用Sij表示，接收频段的隔离度用S′ij表示。假设辐射模型器共安装了n副天线，其中编号为1，…，m的天线为接收天线；编号为m+1，…，n的天线为发射天线，将测试的收发天线间隔离度值Sij和S′ij记录在下表中。为了分析天线3发射天线对应的通信发射通道对天线2对应的通信接收通道的兼容性，进行辐射模型器上的天线3和天线2之间的隔离度测试。先在辐射模型器上将天线3的转动机构转向其工作波束指向方向。进一步的，将天线2的输入口用高频电缆连接到矢量网络分析仪的第一端口；将天线3的输入口用高频电缆连接到矢量网络分析仪的第二端口。进一步的，开启矢量网络分析仪，测试其第一端口和第二端口之间的S21传输系数曲线。进一步的，在测定的S21传输系数曲线上标识出天线3发射频率对应的传输系数值和天线2接收频率对应的传输系数值，这两个值分别记录为S32和S’32。S32和S’32就是测试获得的天线3和天线2之间的收发隔离度值。进一步的，查看天线3发射天线对应的通信发射通道设计参数，包括：固放输出功率Pout、发射馈线损耗TL1、发射通道在接收频率的杂散抑制Dr。进一步的，查看天线2对应的通信接收通道设计参数，包括：接收通道内馈线及滤波损耗TL2、接收滤波器在发射频率的带外抑制Tr。进一步的，使用本专利技术提供的通信接收与发射兼容性分析方法，计算发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平和发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平。发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平Pt（dBm）=Pout（dBm）+TL1（dB）+S32（dB）+TL2（dB）-Tr（dB）。发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平为Pr（dBm）=Pout（dBm）+Dr（dB）+TL1（dB）+S′32（dB）+TL2（dB）。进一步的,如果所述发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平Pt远小于接收通道内低噪声放大器的1dB饱和输入功率,则低噪声放大器可以稳定工作。发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率不会造成接收通道饱和。进一步的，如果所述发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率电平Pr远小于接收机灵敏度值，则认为发射通道耦合到接收通道的接收频段噪声功率不会干扰接收机。进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用月球探测器辐射模型器进行各接收天线与发射天线间的隔离度测试；建立月球探测器的辐射模型器，保证其表面电磁辐射特性与月球探测器真实表面状态一致；将所有测控通信天线按照设计的布局位置安装于辐射模型器表面；将辐射模型器放置于微波暗室的中心位置；使用矢量网络分析仪测试安装于辐射模型器上的每两幅天线之间隔离度值，发射频段的隔离度用S

【技术特征摘要】
1.一种X波段月球探测器通信接收与发射兼容性测试和分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用月球探测器辐射模型器进行各接收天线与发射天线间的隔离度测试；建立月球探测器的辐射模型器，保证其表面电磁辐射特性与月球探测器真实表面状态一致；将所有测控通信天线按照设计的布局位置安装于辐射模型器表面；将辐射模型器放置于微波暗室的中心位置；使用矢量网络分析仪测试安装于辐射模型器上的每两幅天线之间隔离度值，发射频段的隔离度用Sij表示，接收频段的隔离度用S′ij表示；假设辐射模型器共安装了n副天线，其中编号为1，…，m的天线为接收天线；编号为m+1，…，n的天线为发射天线，将测试的收发天线间隔离度值Sij和S′ij；步骤2：基于测试所得的天线隔离度，利用接收与发射兼容性算法计算收发信号的电平，从而判断接收通道与发射通道的兼容性；将月球探测器测控通信方案设计的相关技术指标作为所述算法的参数，包括：固放输出功率Pout、发射馈线损耗TL1、接收通道内馈线及滤波损耗TL2、接收滤波器在发射频率的带外抑制Tr、发射通道在接收频率的杂散抑制Dr；发射通道耦合到接收通道的发射频段信号功率电平为Pt，其算法为Pt（dBm）=Pout（dBm）+TL1（dB）+Sij（dB）+TL2（dB）-Tr（dB）；其中，Sij为收发天线之间测得的实际发射频段隔离度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：江炜，刘江澜，李天义，魏然，胡震宇，阎虎新，赵晨，陈超，陈辉，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31