合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法

摘要

本发明提供了一种合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，包括以下步骤：步骤一、梳理合成孔径雷达卫星的射频链路，形成基于各链路时间与频谱域特性的对天面和对地面射频兼容性测试矩阵；步骤二、卫星对天面模拟展开式射频兼容性测试；步骤三、卫星对地面模拟展开式射频兼容性测试；步骤四、根据对天面与对地面射频兼容性测试结果，优化固定式天线空间布局设计，明确展开式天线波束指向在轨使用范围。本发明解决了大带宽、多频段、多展开式的合成孔径雷达卫星链路射频兼容性能无法地面测试的问题，验证了卫星射频兼容性设计有效性，提高了卫星各天线在轨使用的可靠性。

权利要求

1.一种合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：梳理合成孔径雷达卫星的射频链路，按照卫星对天面和对地面的空间布局，形成基于各链路时间与频谱域特性的对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表；

步骤二：卫星对天面模拟展开射频兼容性测试；

步骤三：卫星对地面模拟展开射频兼容性测试；

步骤四：根据对天面与对地面射频兼容性测试结果，优化固定式天线布局设计，明确展开式天线在轨波束指向使用范围；

所述步骤二中具体包括以下步骤：

步骤二十一：卫星服务平台舱和有效载荷舱进行分舱，服务平台舱对天面朝天；

步骤二十二：将各收发天线布局、安装在服务平台舱对天面；

步骤二十三：利用支撑工装，模拟对天展开式天线空间展开位置；

步骤二十四：调整支撑工装，依次模拟对天展开式天线与固定式天线间波束指向关系，完成对天面各链路间射频兼容性测试；

步骤二十五：若对天展开式天线与某一路固定天线链路间不兼容，则需要调整支撑工装，模拟对天展开式天线与该固定天线间波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求；

所述步骤三包括以下步骤：

步骤三十一：卫星服务平台舱和有效载荷舱进行合舱，对地展开式天线安装面朝天，合成孔径雷达天线水平展开；

步骤三十二：将各收发天线布局、安装在有效载荷舱；

步骤三十三：通过转动工装组件安装在支撑工装上，模拟对地展开式天线空间展开位置；

步骤三十四：调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线及固定式天线间波束指向关系，完成对地面各链路间射频兼容性测试；

步骤三十五：若对地展开式天线与与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线链路间不兼容，则需要调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求。

2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，其特征在于，所述对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表中，若为相邻且互为备份链路，则选择其中一个典型链路进行测试；若为收发一体化式链路，则不单独安排自兼容性测试。

3.根据权利要求1所述的合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，其特征在于，所述步骤二中，若对天面某链路间兼容性测试结果不符合要求，则需调整支撑工装，模拟对天展开式天线波束指向偏离该链路的固定式天线，并开展该链路间射频兼容性复测，直至测试结果符合要求。

4.根据权利要求1所述的合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，其特征在于，所述步骤三中，若对地面某链路间兼容性测试结果不符合要求，则需调整转动工装，模拟对地展开式天线波束指向偏离合成孔径雷达天线或该链路的固定式天线，并开展该链路间射频兼容性复测，直至测试结果符合要求。

说明书

合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及航天测试领域，具体涉及一种合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法。

背景技术

[0002] 合成孔径雷达(SAR)卫星的大功率脉冲工作方式和星上电源母线负载的频繁变化，使得在频谱密集、电磁环境复杂的有限空间内，电子设备的工作极易受到来自各种途径的干扰。干扰辐射能量有时间、空间和频谱域的串扰，能量的时间分布取决于发射机制式，空间分布主要取决于发射天线的方向图及其布局，频谱域的分布取决于互调、交调和谐波产生的杂散谱和接收机的频率响应特性。

[0003] 随着合成孔径雷达(SAR)卫星对地遥感应用需求的提高，不但星载合成孔径雷达采用更高频段、更大带宽和脉宽的技术，而且卫星平台采用更多样化的传输技术，卫星集中了X频段对地展开式数传、Ka频段对中继展开式数传、S频段测控(含对地和中继)、L频段导航接收以及其它电子仪器设备和部件。在有限的面积和容积内，存在着大功率发射链路、高灵敏接收链路和高速数字处理电路等复杂的电子系统和无线收发系统。因此，卫星射频兼容性测试是合成孔径雷达卫星地面测试领域的一个技术难点。

[0004] 目前合成孔径雷达卫星射频兼容性地面测试采用天线收拢式测试，不但无法有效模拟展开式天线的在轨运行状态，无法同时实现卫星对地面内与对天面内的兼容性测试，而且合成孔径雷达系统无法在天线收拢状态下进行满功率工作，无法完整验证星上所有电子设备是否能协调工作。因此现有技术的合成孔径雷达卫星射频兼容性地面测试方法主要存在状态不真实，工况不全面，测试不完整的技术问题。

发明内容

[0005] 针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，以解决现有技术无法完成大带宽、多频段、多展开式的合成孔径雷达卫星链路射频兼容性能无法地面测试的技术问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0007] 步骤一：梳理合成孔径雷达卫星的射频链路，按照卫星对天面和对地面的空间布局，形成基于各链路时间与频谱域特性的对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表；

[0008] 步骤二：卫星对天面模拟展开射频兼容性测试；

[0009] 步骤三：卫星对地面模拟展开射频兼容性测试；

[0010] 步骤四：根据对天面与对地面射频兼容性测试结果，优化固定式天线布局设计，明确展开式天线在轨波束指向使用范围。

[0011] 优选地，所述步骤二中具体包括以下步骤：

[0012] 步骤二十一：卫星分舱，服务平台舱对天面朝天；

[0013] 步骤二十二：将各收发天线布局、安装在服务平台舱对天面；

[0014] 步骤二十三：利用支撑工装，模拟对天展开式天线空间展开位置；

[0015] 步骤二十四：调整支撑工装，依次模拟对天展开式天线与固定式天线间波束指向关系，完成对天面各链路间射频兼容性测试；

[0016] 步骤二十五：若对天展开式天线与某一路固定天线链路间不兼容，则需要调整支撑工装，模拟对天展开式天线与该固定天线间波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求。

[0017] 优选地，所述步骤三包括以下步骤：

[0018] 步骤三十一：卫星合舱，对地展开式天线安装面朝天，合成孔径雷达天线水平展开；

[0019] 步骤三十二：将各收发天线布局、安装在有效载荷舱；

[0020] 步骤三十三：通过转动工装组件安装在支撑工装上，模拟对地展开式天线空间展开位置；

[0021] 步骤三十四：调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线及固定式天线间波束指向关系，完成对地面各链路间射频兼容性测试；

[0022] 步骤三十五：若对地展开式天线与与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线链路间不兼容，则需要调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求。

[0023] 优选地，所述对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表中，若为相邻且互为备份链路，则选择其中一个典型链路进行测试；若为收发一体化式链路，则不单独安排自兼容性测试。

[0024] 优选地，所述步骤二中，若对天面某链路间兼容性测试结果不符合要求，则需调整支撑工装，模拟对天展开式天线波束指向偏离该链路的固定式天线，并开展该链路间射频兼容性复测，直至测试结果符合要求。

[0025] 优选地，所述步骤三中，若对地面某链路间兼容性测试结果不符合要求，则需调整转动工装，模拟对地展开式天线波束指向偏离合成孔径雷达天线或该链路的固定式天线，并开展该链路间射频兼容性复测，直至测试结果符合要求。

[0026] 由于采用了以上的技术方案，使得本发明的方法相比于现有技术具有以下的优点和积极效果：本发明根据合成孔径雷达卫星构型布局设计，结合卫星在轨应用模式，采用卫星对天面和对地面分步展开式地面测试技术，可实现天线在轨展开状态地面模拟，满足卫星在轨实际工况测试需求。不仅可以完整验证星上所有电子设备是否能协调工作，而且可以优化固定式天线空间布局设计，明确展开式天线波束指向在轨使用范围。开创了一个合成孔径雷达卫星射频兼容性测试的新思路，解决了技术偏见。可广泛应用于后续合成孔径雷达卫星射频兼容性测试。

附图说明

[0027] 图1是本发明合成孔径雷达卫星射频兼容的地面测试方法的流程图；

[0028] 图2是本发明中步骤二的实现流程图；

[0029] 图3是本发明中步骤三的实现流程图。

[0030] 图4是本发明中卫星射频链路示意图；

[0031] 图5是本发明中步骤二的测试状态图；

[0032] 图6是本发明中步骤三的测试状态图。

[0033] 图中：1-对天固定式中继接收天线a；2-对天固定式中继接收天线b；3-对天固定式中继发射天线b；4-对天固定式中继发射天线a；5-对天固定式导航接收天线b；6-对天固定式导航接收天线a；7-对天固定式测控收发天线a；8-对天固定式测控收发天线b；9-对天展开式中继收发天线；10-转动工装；11-对地展开式数传发射天线；12-固定工装；13-对地固定式测控收发天线a；14-对地固定式测控收发天线b；15-合成孔径雷达收发天线。

具体实施方式

[0034] 以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

[0035] 本发明的核心思想在于：通过细化梳理合成孔径雷达卫星射频链路的空间、时间和频谱特性，将复杂的卫星射频兼容性测试分解为卫星对天面和对地面测试，利用地面展开技术，真实模拟卫星多展开式天线的空间波束指向，全面卫星射频兼容性设计的有效性，提高了卫星各天线在轨使用的可靠性。

[0036] 以下结合附图1，对本发明的方法做进一步详细叙述：

[0037] S101(步骤一)：梳理合成孔径雷达卫星的射频链路，按照卫星对天面和对地面的空间布局，形成基于各链路时间与频谱域特性的对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表。所述对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表中，若为相邻且互为备份链路，则可选择其中一个典型链路进行测试；若为收发一体化式链路，则可不单独安排自兼容性测试。

[0038] S102(步骤二)：卫星对天面模拟展开射频兼容性测试。

[0039] S103(步骤三)：卫星对地面模拟展开射频兼容性测试。

[0040] S104(步骤四)：根据对天面与对地面射频兼容性测试结果，优化固定式天线布局设计，明确展开式天线在轨波束指向使用范围。

[0041] 请参考图2，步骤S102中具体包括以下步骤：

[0042] S201：卫星分舱，服务平台舱对天面朝天；具体是卫星服务平台舱和有效载荷舱进行分舱，将服务平台舱翻转180°，服务平台舱对天面(底板反面)朝天。

[0043] S202：将各收发天线布局、安装在服务平台舱对天面；具体是按照设计要求在卫星服务平台舱对天面上，将各种固定式的接收和发射天线进行布局和安装。

[0044] S203：利用支撑工装，模拟对天展开式天线空间展开位置；

[0045] S204：调整支撑工装，依次模拟对天展开式天线与固定式天线间波束指向关系，完成对天面各链路间射频兼容性测试；具体是依据对天面射频兼容性测试矩阵表，依次转动支撑工装，模拟对天展开式天线波束指向对天面上各种固定式接收和发射天线的状态，地面天线安放在被测产品外围，使星地天线相互可视。

[0046] S205：若对天展开式天线与某一路固定天线链路间不兼容，则需要调整支撑工装，模拟对天展开式天线与该固定天线间波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求。按照卫星各链路工作时序，依次进行对天面各链路间射频兼容性测试。

[0047] 请参考图3，步骤S103中具体包括以下步骤：

[0048] S301：卫星合舱，对地展开式天线安装面朝天，合成孔径雷达天线水平展开；具体是卫星服务平台舱和有效载荷舱进行合舱，卫星翻转90°，对地展开式天线安装面朝天，合成孔径雷达天线水平展开。

[0049] S302：将各收发天线布局、安装在有效载荷舱；具体是按照设计要求在卫星有效载荷舱上，将各种固定式的接收和发射天线进行布局和安装。

[0050] S303：通过转动工装组件安装在支撑工装上，模拟对地展开式天线空间展开位置；

[0051] S304：调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线及固定式天线间波束指向关系，完成对地面各链路间射频兼容性测试；具体是依据对地面射频兼容性测试矩阵表，调整转动工装组件，模拟对地展开式天线波束指向合成孔径雷达天线阵面以及其他固定式接收和发射天线的状态，地面天线安放在被测产品视场外围，使星地天线相互可视。

[0052] S305：若对地展开式天线与与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线链路间不兼容，则需要调整转动工装，模拟对地展开式天线与合成孔径雷达天线，或某一路固定式天线波束指向变化，并进行该链路射频兼容性复测，直至满足工作兼容要求。

[0053] 对本发明的具体方式举例进行说明。

[0054] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0055] 本实例的合成孔径雷达卫星集中了X频段合成孔径雷达收发链路、X频段对地展开式数传发射链路a、b，Ka频段对天展开式中继收发链路，S频段对天固定式中继发射链路a、b，S频段对天固定式中继接收链路a、b，S频段对天固定式测控收发链路a、b，S频段对地固定式测控收发链路a、b以及L频段对天固定式导航接收链路a、b，共计十四路射频链路，如图4所示。

[0056] 步骤1，梳理本实例中合成孔径雷达卫星的射频链路，卫星对天面配置了五路发射链路和7路接收链路，卫星对地面配置了五路发射链路和三路接收链路。按照若为相邻且互为备份链路，则可选择其中一个典型链路进行测试；若为收发一体化式链路，则可不单独安排自兼容性测试的原则，形成基于各链路时间与频谱域特性的对天面和对地面射频兼容性测试矩阵表。

[0057] 步骤2，卫星服务平台舱和有效载荷舱进行分舱，将服务平台舱翻转180°，即服务平台舱对天面(底板反面)朝天；按照设计要求在卫星服务平台舱对天面上，将各种固定式的接收和发射天线进行布局和安装；将对天展开式天线安装在支撑工装上，模拟空间展开位置，如图5所示。

[0058] 根据测试分析，本实例中对天面射频兼容性测试可分为3个工况进行，即对天展开式中继收发天线分别指向对天固定式中继接收天线a、对天固定式测控收发天线和对天固定式导航接收天线，可形成9组射频兼容性测试结果。

[0059] 步骤3，卫星服务平台舱和有效载荷舱进行合舱，卫星翻转90°，对地展开式天线安装面朝天，合成孔径雷达天线水平展开；按照设计要求在卫星有效载荷舱上，将各种固定式的接收和发射天线进行布局和安装；将对地展开式天线通过转动工装组件安装在支撑工装上，模拟空间展开位置，如图6所示。

[0060] 根据测试分析，本实例中对地面兼容性测试可以分为两个工况进行，即对地展开式数传天线发射天线分别指向对地固定式测控收发天线和合成孔径雷达天线收发天线。可形成4组射频兼容性测试结果。

[0061] 步骤4，根据对天面与对地面射频兼容性测试结果，优化固定式天线布局设计，明确展开式天线在轨波束指向使用范围。

[0062] 综上所述，采用本发明的方法，开创了一个合成孔径雷达卫星射频兼容性测试的新思路，解决了大带宽、多频段、多展开式的合成孔径雷达卫星链路射频兼容性能无法地面测试的问题，该发明在航天器系统射频兼容性测试领域内应用将十分广泛。本发明验证了卫星射频兼容性设计有效性，提高了卫星各天线在轨使用的可靠性。

[0063] 本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。