一种测试卫星天线方向图的新方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星天线测试领域，特别涉及一种测试卫星天线方向图的新方法，适用于C、Ku、DBS卫星通信频段的天线入网验证测试。
【背景技术】
[0002]由于卫星通信系统是一个开放系统，非常容易受到干扰；任何频段内的外来信号均会进入卫星系统，影响卫星正常业务。因此，卫星天线出厂或正式进入卫星通信网络(简称“入网”)进行发射或接收信号前，必须经过天线方向图测试。测试结果符合相关技术指标方可出厂或入网。
[0003]技术指标一般包括:天线增益、主瓣/第一旁瓣隔离、极化隔离度、增益曲线形状。天线增益决定了天线的发射/接收信号能力；天线旁瓣性能决定了是否会将旁瓣信号泄露上行到临近卫星或者是否接收了邻近卫星的下行信号；交叉极化隔离度则考察是否将信号泄露到反极化上行到卫星或者接收了卫星上反极化的信号；增益曲线形状则判断是否符合ITU建议的增益包络线。技术指标不符合要求不仅影响其他业务，也会对自己的业务造成恶劣影响。
[0004]卫星天线方向图测试一般采用频谱仪直接记录(手动方式)，将方向图曲线保存为图片文件后导出打印。国内绝大部分天线生产厂家均采用这种方式，优点是方便、快捷，缺点是缺少后期数据处理，判断某些技术参数是否符合指标要求有困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种测试卫星天线方向图的新方法，该方法采用频谱仪采集数据，并将该测试数据在测试计算机中进行处理、统计，可以实现后期数据处理，按照统计方法得到测试结果，并且在测试计算机进行数据分析时，可以对测试数据中的非正常数据进行去除，避免了偶发错误对测试结果的影响；该方法分别测试得到近旁瓣方向图和近旁瓣反极化方向图，并利用该方向图统计得到极化隔离度，可以提高极化隔离度的计算精度。
[0006]本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
[0007]一种测试卫星天线方向图的新方法，通过卫星天线测试系统实现，所述卫星天线测试系统包括测试站、被测站和测试卫星，其中所述测试站包括测试计算机、频谱仪和测试天线，被测站包括被测天线、信号发生模块，具体实现方法步骤如下:
[0008](I)、根据测试卫星的工作频段和极化方式，在被测站的信号发生模块中设定测试信号的中心频率和极化方式，并发送所述测试信号到被测天线，被测天线将接收到的测试信号通过上行链路发送到测试卫星；测试卫星通过下行链路转发所述测试信号到测试天线，测试天线发送所述测试信号到频谱仪，频谱仪将测试信号的电平数据发送到测试计算机，其中，测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接；
[0009](2)、调整被测天线的方位角和俯仰角，使得所述被测天线的主瓣对准测试卫星，并记录调整后的被测天线的方位角和俯仰角；
[0010](3)、调整被测天线的极化角度，使得测试站中频谱仪接收到的主极化信号和反极化信号的功率差值最大；具体实现过程如下:
[0011](3a)、在测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接条件下，记录频谱仪输出的正极化信号的频谱数据；
[0012](3b)、将测试天线的反极化信号输出口与频谱仪连接，调整被测天线的极化角，直到所述反极化信号的功率与步骤(3a)记录的正极化信号的功率差值最大，则固定被测天线的极化角；
[0013](4)、将测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接，并将被测天线在俯仰和方位平面内按照设定的近旁瓣角度α匀速转动，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制天线近旁瓣的方位方向图和天线近旁瓣的俯仰方向图；
[0014](5)、将被测天线在俯仰和方位平面内按照设定的远旁瓣角度β匀速转动，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制天线远旁瓣的方位方向图和天线远旁瓣的俯仰方向图；其中，β>α ;
[0015](6)、将被测天线的极化角度旋转90°，并在所述极化角度±γ的范围内进行微调，使得测试站中频谱仪接收到的主极化信号和反极化信号的功率差值最大，其中，γ < 10° ;具体实现方法如下:
[0016](6a)、将测试天线的反极化信号输出口与频谱仪连接，记录频谱仪输出的反极化信号的频谱数据；
[0017](6b)、将测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接，在极化角度土 γ范围内进行调整，直到所述正极化信号的功率与步骤(6a)记录的反极化信号的功率差值最大，则固定被测天线的极化角；
[0018](7)、将被测天线在俯仰和方位平面内按照设定的近旁瓣角度α匀速转动，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制天线近旁瓣的反极化方位方向图和天线近旁瓣的反极化俯仰方向图；
[0019](8)、调整被测天线的极化角度旋转90°，并在所述极化角度± Y的范围内进行微调，使得测试站中频谱仪接收到的主极化信号和反极化信号的功率差值最大，具体调整方法如下:
[0020](8a)、在测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接条件下，记录频谱仪输出的正极化信号的频谱数据；
[0021](Sb)、将测试天线的反极化信号输出口与频谱仪连接，调整被测天线的极化角，直到所述反极化信号的功率与步骤(8a)记录的正极化信号的功率差值最大，则固定被测天线的极化角。
[0022](8c)、将测试天线的正极化信号输出口与频谱仪连接。
[0023](9)、测试计算机根据步骤⑷、(5)和(7)测试得到的方向图数据，统计计算被测天线的性能数据，所述性能数据包括天线发射增益、主瓣/第一旁瓣隔离、极化隔离度。
[0024]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(4)内，所述设定的近旁瓣角度α按照被测天线的工作频段设定，其中，在C频段设定α =3°，在Ku频段设定α =1.5°，在DBS频段设定α = 1.5°。
[0025]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(4)内，测试得到天线近旁瓣的方位方向图的具体过程如下:
[0026](4a)、将被测天线在方位平面内逆时针旋转角度α ;
[0027](4b)、被测天线在方位角平面内顺时针匀速转动角度2 α，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制得到天线近旁瓣的方位方向图；
[0028](4c)、将被测天线在方位平面内逆时针旋转设定角度α，即返回初始位置。
[0029]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(4)内，测试得到天线近旁瓣的俯仰方向图的具体过程如下:
[0030](4d)、将被测天线在俯仰平面内向下旋转角度α ；
[0031](4e)、被测天线在俯仰平面内匀速向上转动角度2α，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制得到天线近旁瓣的俯仰方向图；
[0032](4f)、将被测天线在俯仰平面内向下旋转设定角度α，即返回初始位置。
[0033]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(5)中，所述远旁瓣角度β按照被测天线的工作频段设定，其中，在C频段设定β = 15°，在Ku频段设定β =8°，在DBS频段设定β = 8°。
[0034]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(5)内，测试得到天线远旁瓣的方位方向图的具体过程如下:
[0035](5a)、将被测天线在方位平面内逆时针转动角度β ；
[0036](5b)、被测天线在方位角平面内顺时针匀速转动角度2β，在被测天线转动过程中，测试站的频谱仪将测试得到的电平数据发送给测试计算机，测试计算机按照所述测试电平数据分别绘制得到天线远旁瓣的方位方向图；
[0037](5c)、将被测天线在方位平面内逆时针转动设定角度β，即返回初始位置。
[0038]上述的一种测试卫星天线方向图的新方法，在步骤(5)内，测试得到天线远旁瓣的俯仰方向图的具体过程如下:
[0039](5d)、将被测天线