专利名称：一种导航卫星星间链路天线绝对时延标定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导航卫星星间链路天线绝对时延的标定系统，可用于导航卫星系统星间链路天线的绝对时延标定。
背景技术：
在全球卫星导航系统中，维持较高的卫星轨道确定精度和钟差确定精度是确保导航接收终端获得大系统要求的定位或授时精度的关键。获得精确轨道和钟差参数通常需要在全球范围布设大量地面站进行连续观测，目前我国不具备这样的全球性战略地理资源，因此我国在研的全球卫星导航系统将采用星间链路技术，其中一个重要功能是在仅配置少数监测站的情况下通过星间链路的精密测量获得轨道上其它弧段的测量信息，从而达到获得精密轨道参数的能力。导航卫星通过星间链路，播发和接收扩频测距信号进行卫星之间的精密测距，精确的星间距离值的获取需要扣除卫星星间链路收发电路本身的时延，才能得到卫星之间的真实距离，卫星星间链路收发电路本身时延的测量精度将直接影响卫星之间的测距精度。导航卫星的星间链路天线是星间链路收发电路的重要组成部分，因此，导航卫星星间链路收发天线的绝对时延值是导航卫星系统的一个关键指标参数，收发天线的绝对时延标定的精度将影响卫星之间的星间测距精度。目前，天线时延绝对时延标定系统主要有两种类型(I) 一种是采用零距转发器和校零天线的天线时延标定系统。具体可参见2007年第33卷第4期无线电通信工程，由黄旭峰、秦顺友发表的《圆口径测距天线时延测量方法》一文。这种类型的天线时延标定系统中，零距转发器和校零天线本身绝对时延的精密标定也是测试难题，它们的标定精度将严重影响被测天线时延的标定精度，零距转发器的使用与星间链路天线的实际工作情况不同，标定结果与星间链路天线真实工作状态情况下的时延值存在差异。(2)另一种是采用矢量网路分析仪器的天线绝对时延标定系统。具体可参见2009年第I期空间电子技术，由吴春邦、杨文丽、刘波发表的《导航卫星天线相位中心及时延测试》一文。该时延标定系统采用了标准天线作为测试参考，对于导航卫星星间链路ka频段天线，很难得到一个用于测试时延的标准天线，其次，收发天线满足远场条件下，通过矢量网路分析仪测试时，测试连接电缆或波导长，在Ka频段工作情况下，长测试电缆或波导的本身时延校准要保证稳定、高精度十分困难。一个最重要的是采用矢量网路分析仪测试的时延值为一个频段的各测试频率点的群时延，不能正确反映星间链路传输某个特定信号体制的扩频测距信号的时延情况。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种导航卫星星间链路天线绝对时延标定系统，能正确反映星间链路电路传输测距信号情况下星间链路天线绝对时延的真实状态，得到星间链路天线的高精度时延标定值。本发明的技术解决方案是一种导航卫星星间链路天线绝对时延标定系统，包括基准频率源、星间链路发射机、星间链路接收机、时间间隔计数器、控制和处理计算机、衰减器、矢量网络分析仪以及至少三个待标定星间链路天线，其中基准频率源产生与导航卫星的卫星钟频率相同的基准频率信号，为星间链路发射机和星间链路接收机提供频率参考；星间链路发射机利用基准频率源提供的频率参考产生星间链路传输的测距信号，并向外提供一个秒脉冲信号作为时间间隔计数器的一个输入；星间链路接收机接收星间链路测距信号，输出扩频测距的伪距值，并向外提供一个秒脉冲信号作为时间间隔计数器的另一个输入；时间间隔计数器测量星间链路发射机产生的秒脉冲信号与星间链路接收机产生的秒脉冲信号之间的时间差；衰减器有线连接在星间链路发射机与星间链路接收机之间，对星间链路发射机的输出信号电平进行衰减；待标定星间链路天线两两构成一个测试组合，任意一个测试组合测试时，其中一个待标定星间链路天线与星间链路发射机连接，另一个待标定星间链路天线与星间链路接收机连接，任意一个测试组合中两个待测量天线之间的距离R保持相同且两个待测量天线
的波束相互瞄准，其中
权利要求
1. 一种导航卫星星间链路天线绝对时延标定系统，其特征在于包括基准频率源、星间链路发射机、星间链路接收机、时间间隔计数器、控制和处理计算机、衰减器、矢量网络分析仪以及至少三个待标定星间链路天线，其中 基准频率源产生与导航卫星的卫星钟频率相同的基准频率信号，为星间链路发射机和星间链路接收机提供频率参考； 星间链路发射机利用基准频率源提供的频率参考产生星间链路传输的测距信号，并向外提供一个秒脉冲信号作为时间间隔计数器的一个输入； 星间链路接收机接收星间链路测距信号，输出扩频测距的伪距值，并向外提供一个秒脉冲信号作为时间间隔计数器的另一个输入； 时间间隔计数器测量星间链路发射机产生的秒脉冲信号与星间链路接收机产生的秒脉冲信号之间的时间差； 衰减器有线连接在星间链路发射机与星间链路接收机之间，对星间链路发射机的输出信号电平进行衰减； 待标定星间链路天线两两构成一个测试组合，任意一个测试组合测试时，其中一个待标定星间链路天线与星间链路发射机连接，另一个待标定星间链路天线与星间链路接收机连接，任意一个测试组合中两个待测量天线之间的距离R保持相同且两个待测量天线的波束相互瞄准，其中i 2^·，λ为待测频率信号中心频率对应的波长，D为待测天线的直/I径； 矢量网路分析仪对衰减器、用于有线连接的测试电缆或波导的时延进行标校，得到测量通道的零值； 控制和处理计算机在各秒时刻读取星间链路接收机的伪距测量结果及与该秒时刻对应的时间间隔计数器所测量的秒脉冲信号时间差，将距离R折算为自由空间传播时延，将加入待测量天线后的测距信号收发之间的组合时延扣除测量通道的零值以及自由空间传播时延后，得到任意一个测试组合中两个待测量天线各自绝对时延的和，然后通过解方程组的形式获取各待标定星间链路天线的绝对时延。
全文摘要
一种导航卫星星间链路天线绝对时延标定系统，包括基准频率源、星间链路发射机、星间链路接收机、时间间隔计数器、控制和处理计算机、衰减器、矢量网络分析仪以及至少三个待标定星间链路天线。待标定星间链路天线相互两两配对，与星间链路发射机、星间链路接收机、衰减器以及之间的电缆组成收发链路。时间间隔计数器测量星间链路发射机和星间链路接收机各自产生的秒信号之间的时间差。控制和处理计算机读取星间链路接收机和时间间隔计数器的测量值，通过数据处理后得到各待标定星间链路天线的绝对时延。本发明的标定系统采用与星间链路传输信号体制一致的测试信号，测试结果能反映真实的星间链路信号传输时延，具有较高的测量精度。
文档编号G01S19/20GK102636790SQ20121008688
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者刘家兴, 崔小准, 武向军, 董海青, 钟兆丰 申请人:北京空间飞行器总体设计部