剩余无源互调测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种剩余无源互调测试方法，其包括：对测试用系统进行自校准，从而满足预定测试要求；对测试场地内的背景进行扫描，从而排查并去除其他干扰；根据待测卫星所在位置的最大辐射功率密度，对测试用系统的辐射功率密度进行校准，从而使测试用系统的辐射功率密度达到最大辐射功率密度的水平；相对于测试场地内的不同位置，采样获得待测卫星在不同位置的最大辐射功率密度，并对应地获得测试用系统的不同辐射功率密度，从而获得相对稳定的辐射功率密度读数。因此，采用本发明，建立了合适的无线测试系统并对其进行校准，保证卫星测试环境的无源互调指标达到卫星无源互调测试的要求，从而确保测试结果的真实性并减小了测试误差的影响。
【专利说明】
剩余无源互调测试方法
技术领域
[0001]本发明属于卫星测试领域，涉及卫星测试环境剩余无源互调测试方案，更具体地，涉及一种剩余无源互调测试方法，适用于对卫星测试环境的剩余无源互调的评估测试。
【背景技术】
[0002]无源互调(Passive Inter Modulat1n，以下简称PIM)测试由于测试量级小和其不确定性，其测量非常困难。2007年第9期《电信技术》中的“无源互调测量及解决方案”提到:对于普通的微波无源二端口器件，可以在两个大功率信号的同时作用下产生互调产物，通常的测量方法可以通过正向和反射互调产物的测量方法进行测试。
[0003]华为公司的CN1870473号专利“移动通信基站系统无源互调性能测试方法”公开了一种移动通信基站系统无源互调性能测试方法，通过控制发射机按预设模式发射测试信号，同时控制接收机在测试频段内扫描接收，并对接收信号进行频谱分析来评价基站系统整体的无源互调性能，通过已知载波频率范围、互调阶数及接收频率范围等参数来精确计算所接收的测试频段，并采用扫描发射和接收连续波的方式提高测试信号接收质量。
[0004]然而，上述的两种测试方法存在以下局限性。
[0005]首先，这两种P頂测试方法均针对单个器件或者系统来进行无源互调测试，且主要通过有线电缆进行测试，而均未提及对于无线测试环境下，如何对场地进行评估。
[0006]其次，对于测试场地，尤其是卫星测试环境的P頂测量，其剩余无源互调量级的评估尚无成熟的方法。无源互调产生的机理非常复杂，无源互调测试可能会受多种因素的影响，除了被测件本身产生的PM，还有可能是场地暴露于天线辐射区域产生的PM。
[0007]在进行无源互调测试时，测试场地的剩余无源互调是否满足无源互调测试的要求是该测试是否能够进行的前提条件。测试场地必需满足非常严格的剩余无源互调指标。
[0008]因此，急需一种卫星测试环境剩余无源互调测试方案，可推广应用于其他各种测试环境的剩余无源互调评估测试。
【发明内容】
[0009]为了解决现有技术中存在的问题，进而克服现有测试方案存在的局限性，本发明提出了一种剩余无源互调测试方案，能够在暗室内或其他场地内进行卫星无源互调测试时，对测试场地的剩余无源互调进行评估测试，以满足卫星自身无源互调测试时对环境PM指标要求。
[0010]本发明提供了一种剩余无源互调测试方法，用于在卫星测试环境下，对测试场地的剩余无源互调稳定度进行评估测试。该方法包括以下步骤:步骤一，对测试用系统进行自校准，从而满足预定测试要求；步骤二，对测试场地内的背景进行扫描，从而排查并去除在测试场地内除预定测试外的其他干扰；步骤三，根据待测卫星所在位置的最大辐射功率密度，对测试用系统的辐射功率密度进行校准，从而使测试用系统的辐射功率密度达到最大辐射功率密度的水平；以及步骤四，相对于测试场地内的不同位置，采样获得待测卫星在不同位置的最大辐射功率密度，并对应地获得测试用系统的不同辐射功率密度，从而获得相对稳定的辐射功率密度读数。
[0011]在步骤一中执行:搭建测试用系统；校准测试用系统，以使其满足预定测试要求；以及在测试用系统前加入无源互调源并确认测试用系统的连通性。
[0012]具体地，在步骤一中，校准测试用系统的步骤包括:标校在测试用系统内的各段电缆的拆入损耗和天线在测试频段的增益；以及通过功率计来校准测试系统内的放大器的输入电平，从而确保功率计的读数满足需辐射的功率密度，其中，预定测试要求至少包括:测试功率要求、测试频率要求、测试动态范围要求、和测试精度要求。
[0013]另外，计入无源互调源并确认连通性的步骤包括:在测试用系统内的天线前加入无源互调源；按照待测试的功率和频率来发射两个载波；在预定的待计算无源互调的频点处进行测量；当接收到无源互调的产物时，测试用系统的连通性正常；以及当未接收到无源互调的产物时，对测试用系统再次检查和确认。
[0014]在步骤二中执行:通过架设测试天线，检查在测试场地的周边是否存在其他无关设备处于开机状态；以及采用垂直极化和水平极化结合的极化方式，测量在测试场地内的背景并重点记录超出限值的信号频率，从而排查与预定测试无关的外界干扰。
[0015]具体地，步骤三包括:根据待测卫星在测试场地的具体摆放位置和状态，设定天线离周边吸波墙的距离；根据天线的场分布，估算天线的口径场辐射至吸波墙的面积；以及确定天线到达测试场地的周边的最大功率密度。
[0016]额外地，步骤三还包括:适应性地调整和摆放天线，从而初步估算天线与测试场地的墙面之间的距离；相应地校准辐射至吸波墙的功率密度，从而使其与卫星的实际辐射的功率密度至少相当；以及当寻找到辐射至吸波墙的功率密度不小于卫星的实际辐射的功率密度的测试点时，确认测试用系统的辐射功率密度标定完成。
[0017]在步骤四中执行:基于测试用系统内的测试天线的摆放位置环绕整个测试场地的不同角度，采样获得一系列的剩余无源互调值；以及记录在每个角度的各个阶数的剩余无源互调值，并观察预定时间，从而获取相对稳定的功率读数。
[0018]另外，根据本发明的剩余无源互调测试方法还包括:在预定时间内，预定次数地对测试场地进行标定，从而得出相应的功率数据；根据测试结果对测试场地进行改进和调整，从而确保满足预定测试要求；同时记录剩余无源互调的平均值和突发见峰值，作为记录结果；根据背景扫描的结果，剔除野值；当部分频率产物不符预定技术要求时，关闭无源互调源来观察频率产物是否仍然存在；以及在排除异常问题后，记录稳定的无源互调结果作为最终结果。
[0019]因此，采用本发明的剩余无源互调测试方案，可以取得以下有益效果:
[0020](I)借鉴了有线的二端口器件的无源互调测试方法，同时考虑到卫星的无源互调测试无线环境，建立了合适的无线测试系统，并且对测试系统进行了校准；
[0021](2)根据卫星实际测试所需要的功率密度，进行了无线功率密度标定，这样的标定方法可以保证卫星测试环境的无源互调指标达到卫星无源互调测试的要求；以及
[0022](3)根据无源互调测试的特点，结合卫星摆放位置对环境进行了多方位扫描，同时采用了多次稳定度测量，并结合背景环境扫描的结果，确保了测试结果的真实性，减小了测试误差的影响。
【附图说明】
[0023]图1是本发明【具体实施方式】的系统自校准过程的示意框图；
[0024]图2是本发明【具体实施方式】的卫星无源互调测试状态的示意图；以及
[0025]图3是本发明【具体实施方式】的卫星测试环境剩余无源互调测试工作的流程图。
【具体实施方式】
[0026]应了解，本发明的卫星测试环境的剩余无源互调测试方法的主要测试步骤包括:测试系统自校准、背景扫描、辐射功率密度校准、评估测试、和稳定度测量。
[0027]其中，测试系统自校准包括:测试系统搭建完成后的，功率的标定和系统连通性的检查，同时，利用PIM源验证测试系统在相应P頂频点功能正常。
[0028]辐射功率密度校准包括:卫星的辐射功率密度计算，需要结合卫星的测试状态得到卫星所在位置的最大辐射功率密度，然后，根据得到的最大辐射功率密度，对测试系统的辐射功率密度进行校准，使测试天线的辐射功率密度达到卫星最大辐射功率密度水平。
[0029]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明进行详细说明。图1是系统自校准过程的示意框图，图2是卫星无源互调测试状态的示意图，图3是卫星测试环境剩余无源互调测试工作的流程图。
[0030]本发明的测试流程如图3所示。接下来，将参考图3，按测试系统自校准、背景扫描、辐射功率密度校准、评估测试、和稳定度测量的流程顺序对本发明进行详细介绍。
[0031]测试系统自校准
[0032]为了满足场地剩余无源互调的要求，首先必需使得系统满足测试条件中规定的频率和功率、以及测试动态范围和精度要求。应该标校各段电缆的拆入损耗及天线在测试频段的增益，通过功率计校准放大器输入电平，保证功率计读数能够满足需要辐射的功率密度 Pd (mff/cm2) ο
[0033]其次，如图1所示，在系统搭建完成后，在天线前加入PIM源，同时按照准备测试的频率和功率发射两个载波。然后，在计算得到PIM的频点进行测量。若能够接收到PIM产物，则证明系统连通性正常，反之，则需要对PM测试系统进行重新检查。
[0034]背景扫描
[0035]首先，地面设备已加电、工装全部到位的状态下，架设测试天线，检查场地周边有无其他无关设备开机。
[0036]接下来，测量场地内背景，极化方式为垂直极化和水平极化，重点记录超出限值的信号频率。该测试主要为排查场地无源互调测试的其他外界干扰。
[0037]辐射.功率密度校准
[0038]首先，应根据卫星在测试场地的具体摆放位置和状态。如图2所示，假设其天线离周边吸波墙的距离为山、(12、(13、(14。假设4幅天线入口处的辐射功率为ΡρΡ2、Ρ3、Ρ4，按照天线的场分布，根据以下公式分别估算天线口径场辐射至吸波墙的面积:
[0039]Pd= P/S
[0040]其中，P为天线辐射功率，S为辐射值吸波墙的面积。因而，可以确定到达测试场地周边的最大功率密度PdmaxOnWAm2)(假设天线功率全部无损失的辐射至该区域)。其中，Pdmax — maX (P dl，Pd2，Pd3，Pd4) 0
[0041]接下来，为了使场地评估时测试的辐射功率与卫星实际测试时的辐射功率相当，必须校准辐射至吸波墙的功率密度与卫星实际辐射的功率密度相当。可以通过场强探测仪来估计测试天线到达吸波墙的功率。当然，该测试天线与墙面的摆放距离也可以事先初步估算，通过适当的调整和摆放，可以使得辐射功率密度Psys多Ρ“χ。当寻找到该测试点时，认为功率密度标定完成。
_2] 评估测试
[0043]首先，为了尽可能全面的评估场地剩余无源互调的测试结果，需要得到一系列的采样数据。假设场地的测试天线摆设位置为中心位置，可以扫描环绕整个场地0°?360°共 8 个角度(0°、45。、90。、135。、180。、225。、270。、315。)的剩余无源互调值。
[0044]然后，记录每个角度的各个阶数的P頂值，注意要观察10分钟左右，从而获取比较稳定的功率读数。
[0045]稳定度测東
[0046]由于无源互调测试的不稳定性，整星P頂测试前应在一段时间内(一天)多次(5?10次)对测试场地进行标定，得到相应的数据后，根据测试结果对场地进行改进或调整，确保场地和测试时所有的工装和地面测试设备均能满足无源互调测试的要求。应同时记录无源互调的平均值及突发尖峰值作为记录结果。
[0047]根据背景扫描的结果，剔除野值。如果仍有部分与技术结果不符的频率产物，则关闭信号源后观察频率产物是否依然存在。排除以上异常问题后，记录无源互调稳定度测量的最终结果。
[0048]应了解，本发明的卫星测试环境剩余无源互调的测试方法目前已被成功的应用到多个无线测量环境的评估测试中，并根据卫星实际的无源互调指标量级，标定了场地的剩余无源互调值。
[0049]综上所述，采用本发明的技术方案，建立了合适的无线测试系统并对测试系统进行了校准，保证了卫星测试环境的无源互调指标达到卫星无源互调测试的要求，从而确保了测试结果的真实性并减小了测试误差的影响。
[0050]本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。
【主权项】
1.一种剩余无源互调测试方法，用于在卫星测试环境下，对测试场地的剩余无源互调稳定度进行评估测试，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，对测试用系统进行自校准，从而满足预定测试要求； 步骤二，对所述测试场地内的背景进行扫描，从而排查并去除在所述测试场地内除预定测试外的其他干扰； 步骤三，根据待测卫星所在位置的最大辐射功率密度，对所述测试用系统的辐射功率密度进行校准，从而使所述测试用系统的辐射功率密度达到所述最大辐射功率密度的水平；以及 步骤四，相对于所述测试场地内的不同位置，采样获得所述待测卫星在不同位置的最大辐射功率密度，并对应地获得所述测试用系统的不同辐射功率密度，从而获得相对稳定的辐射功率密度读数。2.根据权利要求1所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，在所述步骤一中执行: 搭建所述测试用系统； 校准所述测试用系统，以使其满足所述预定测试要求；以及 在所述测试用系统前加入无源互调源并确认所述测试用系统的连通性。3.根据权利要求2所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述校准测试用系统的步骤包括: 标校在所述测试用系统内的各段电缆的拆入损耗和天线在测试频段的增益；以及通过功率计来校准所述测试系统内的放大器的输入电平，从而确保所述功率计的读数满足需辐射的功率密度， 其中，所述预定测试要求至少包括:测试功率要求、测试频率要求、测试动态范围要求、和测试精度要求。4.根据权利要求2所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述计入无源互调源并确认连通性的步骤包括: 在所述测试用系统内的天线前加入所述无源互调源； 按照待测试的功率和频率来发射两个载波； 在预定的待计算无源互调的频点处进行测量； 当接收到所述无源互调的产物时，所述测试用系统的连通性正常；以及 当未接收到所述无源互调的产物时，对所述测试用系统再次检查和确认。5.根据权利要求1所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，在所述步骤二中执行: 通过架设测试天线，检查在所述测试场地的周边是否存在其他无关设备处于开机状态；以及 采用垂直极化和水平极化结合的极化方式，测量在所述测试场地内的背景并重点记录超出限值的信号频率，从而排查与预定测试无关的外界干扰。6.根据权利要求1所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，所述步骤三包括: 根据所述待测卫星在所述测试场地的具体摆放位置和状态，设定天线离周边吸波墙的距离； 根据所述天线的场分布，估算所述天线的口径场辐射至所述吸波墙的面积；以及 确定所述天线到达所述测试场地的周边的最大功率密度。7.根据权利要求6所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，所述步骤三还包括: 适应性地调整和摆放所述天线，从而初步估算所述天线与所述测试场地的墙面之间的距离； 相应地校准辐射至所述吸波墙的功率密度，从而使其与所述卫星的实际辐射的功率密度至少相当；以及 当寻找到辐射至所述吸波墙的功率密度不小于所述卫星的实际辐射的功率密度的测试点时，确认所述测试用系统的辐射功率密度标定完成。8.根据权利要求1所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，在所述步骤四中执行: 基于所述测试用系统内的测试天线的摆放位置环绕整个测试场地的不同角度，采样获得一系列的剩余无源互调值；以及 记录在每个角度的各个阶数的所述剩余无源互调值，并观察预定时间，从而获取相对稳定的功率读数。9.根据权利要求1所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，还包括: 在预定时间内，预定次数地对所述测试场地进行标定，从而得出相应的功率数据； 根据测试结果对所述测试场地进行改进和调整，从而确保满足所述预定测试要求；以及 同时记录所述剩余无源互调的平均值和突发见峰值，作为记录结果。10.根据权利要求9所述的剩余无源互调测试方法，其特征在于，还包括: 根据所述背景扫描的结果，剔除野值； 当部分频率产物不符预定技术要求时，关闭无源互调源来观察所述频率产物是否仍然存在；以及 在排除异常问题后，记录稳定的无源互调结果作为最终结果。
【文档编号】H04B17/00GK105897348SQ201410775300
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月15日
【发明人】李殷乔, 雷继兆, 孙治国, 陈明章, 蔡亚星, 张鸿鹏, 高新宇, 韩笑
【申请人】中国空间技术研究院