本发明涉及卫星整星测试领域，特别是一种电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试方法。
背景技术
电推进是一种新型航天动力系统，其比冲是化学推进系统的10倍左右。用电推进完成航天器在轨轨道控制和维持任务，推进剂最多可以减少90％以上，从而可以增加载荷重量、增加航天器服务寿命。应用电推进技术适应了航天装备高承载和长寿命的发展需求，是新型航天装备发展的必备技术，是现阶段国内高价值卫星和国际先进航天器的标志性技术之一。电推进应用虽然效益显著、价值巨大，但是因为电推进技术复杂、应用风险高。电推进系统工程应用仍面临一些重大问题。其中与整星兼容工作能力就是亟待解决的问题之一。
在国外，美、俄、日、欧等国家和地区已在静止轨道通信卫星上广泛使用电推进，但电推进整星级真实点火试验却都是基于小型卫星进行的，无法满足大型或超大型卫星平台对电推进技术的验证需求；且试验量级及充分性不足，导致电推进技术应用初期的种种悲惨案例：“galaxy4r卫星2003年离子电推进导致整星失效、pas6b卫星2003年离子电推进导致整星失效、galaxy8i卫星2004年离子电推进导致整星失效、galaxy10r卫星2004年离子电推进导致整星失效”。在国内，从1974年开始电推进技术原理性探索研究，我国先后突破了电推进单机的各项关键技术。虽然预先研究成绩显著，但是随着研究的深入，实现电推进工程应用目标的核心矛盾也越发突出。与电推进整星级真实点火相关的内容也是一片空白。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试方法，解决了验证电推进羽流对卫星通信波束的影响的测试方法。
本发明的技术解决方案是：一种电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试方法，包括如下步骤：
(1)构建集成地面卫星测试系统，包括测试接收机、预放器、低温测试天线、开关矩阵、下变频器、上变频器、功率计、测控基带设备、测试计算机、高频电缆、波导、光纤、gpib线；对地面卫星测试系统进行联调；
(2)卫星加电，对卫星除电推进分系统之外的分系统进行健康检查，当电推进分系统外的卫星分系统均工作正常时，卫星断电，将卫星置于真空舱并关门，其中，卫星安装在真空舱内，地面卫星测试系统在真空舱外部；
(3)真空舱抽真空，静置并进行真空舱电磁背景辐射测试；
(4)控制真空舱降温并对卫星加电，使令测控分系统、综合电子分系统、供配电分系统、控制分系统依次开机，进行整星加电状态下的电磁背景辐射特性测试和热辐射背景测试，并进行贮供子系统管路预处理；
(5)控制电推进分系统进行程控自主点火且束流不引出，进行电推进分系统点火时通信波束处的电磁辐射特性测试；使用测控无线通道持续发送遥控自检指令并监视下行频谱纯度、遥测调制纯度，验证电推进分系统点火时与通信波束的兼容性；
(6)控制电推进分系统进行程控自主点火且束流引出，进行电推进分系统点火时通信波束处的电磁辐射特性测试；使用测控无线通道持续发送遥控自检指令并监视下行频谱纯度、遥测调制纯度，验证电推进分系统点火时与通信波束的兼容性；
(7)控制真空舱回温升压，卫星进行状态恢复并断电。
所述的卫星分系统包括测控分系统、综合电子分系统、供配电分系统、控制分系统、电推进分系统，卫星分系统兼容性测试可以对卫星主份或者备份进行测试。
所述的真空舱抽真空的约束为：真空舱内部真空度满足非点火状态下优于1.3×10-3pa，点火状态下优于5×10-3pa；
静置并进行真空舱电磁背景辐射测试的的约束为：真空度优于10-2pa，卫星静置24小时，进行真空舱电磁背景辐射测试。
所述的进行电推进分系统点火时通信波束处的电磁辐射特性测试的方法为：
在卫星东西天线馈源的安装位置放置天线，接收电推进分系统和电推进羽流产生的辐射频谱，进而完成电推进分系统点火时通信波束处的电磁辐射特性测试。
所述的验证电推进分系统点火时与通信波束的兼容性的方法为：
在距离电推进羽流最近的卫星背地面测控波束进行测试，设置地面天线使用测控无线通道持续发送遥控自检指令，使得地面天线与对地面测控天线的通信路径穿过电推进羽流主束流区域，监视下行频谱纯度、遥测调制纯度，完成电推进分系统点火时与通信波束的兼容性验证。
还包括步骤(8)：如果试验过程中步骤(5)、步骤(6)中电推进分系统和电推进羽流产生的辐射频谱未影响卫星波束通信频谱，且下行频谱纯度、遥测调制纯度满足卫星测控分系统要求，则电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试通过，否则电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试不通过。
一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-权利要求6任一所述方法的步骤。
一种电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求1-权利要求6任一所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明首次构建了用于测量电推进与卫星通信波束兼容性的整星电推进真实点火试验系统，实现了真空环境下电推进点火的整星级emc(电磁兼容性)影响评估验证，为后续型号卫星验证不同类电推进系统与整星emc兼容提供测试手段，具有很好的使用价值。
附图说明
图1为是本发明模拟载荷天线安装示意图；
图2是本发明emc测试系统示意图；
图3是本发明跟踪射频无线通路侧视图；
图4是本发明跟踪射频无线通路俯视图；
图5是本发明试验流程图。
具体实施方式
本发明提出了通过卫星直接供电、供气来控制电推进系统真实点火的试验方法，发明了测量电推进系统工作对卫星通信波束的影响的测试方法，解决了电推进与卫星兼容性直接验证难题。通过选用某型号电性星作为验证卫星平台进行配置设计。在电性星基础上增加配置了用于真实点火的离子推力器等电推进真实产品，试验状态与基于卫星在轨工作状态尽量保持一致。其中，测控系统、综合电子系统、供配电系统(除太阳翼)、控制系统均使用电性产品参与试验。
卫星安装在整星支架车上，+z轴向上，支架车通过固定工装稳固固定在真空舱安装平台上；试验使用工业氙气瓶为电推进分系统供气，氙气瓶供气压力控制在2mpa±0.5mpa以内；地面供气管路通过高压加排阀对贮供子系统进行供气；卫星采用分阵供电；测控通道采用有线状态；综合电子分系统设置为正常工作模式；控制推进分系统设置为正常工作模式；跟踪子系统对地面天线工作在射频有线状态，背地面天线工作在射频无线状态；星敏感器、太阳敏感器的保护罩不拆除。
为全面考核电推进对有效载荷产品的干扰，在卫星通信舱东板与对地板交界处(东通信天线馈源的典型安装位置)附近安装模拟载荷天线对电推进辐射特性进行测量。天线通过专用支架安装，专用支架通过螺钉安装在卫星对地板上。天线指向模拟星上馈源的典型方向。
为考核电推进对无线测控通道的干扰，在真空舱内安装地面天线，实现与星上跟踪子系统射频无线的通信能力。地面天线与背地面测控天线的通信波束走向正好穿过电推进羽流范围。
下面结合附图对本发明做进一步说明。本发明电推进羽流与卫星通信波束兼容性测试方法，包括试验项目设计、工况设计、测试设备、测试流程及方法、数据处理等五个步骤。
1、项目设计
根据整星级电推进点火试验目的、方案和总体对测试的技术要求，在试验中设置以下测试项目:
a)电推进工作对通信波束的影响测试
由于推力器和电推进羽流产生的电磁辐射会直接到达星外安装的通信天线及馈源处，可能对以上产品产生影响，因此，需要在电推进工作时对馈源处的电磁辐射情况进行测量。在东西天线馈源的典型安装位置处安装天线，如图1所示，接收电推力器和羽流产生的辐射频谱，并分析其是否会对卫星常用的通信频率造成影响。该项试验的成功判据为：电推进辐射频谱不会对卫星通信造成影响。
b)电推进羽流对测控无线通道的影响测试
根据理论分析结果，电推进羽流等离子体密度越大、电磁波束频率越低，电推进羽流对电磁波束的影响越大。本项试验主要针对距离电推进羽流最近的背地面测控波束进行测试。通过合理设置地面天线，使得地面天线与对地面测控天线的通信路径穿过电推进羽流主束流区域，如图3、4所示，测量电推进点火前后通信波束电磁特性的变化。
2、工况设计
兼容性试验过程可按照电推进系统的不同工作状态分为两个阶段进行。
第一阶段进行正常模式下电推进点火，主要用于衡量正常状态下，电推进分系统工作与其它分系统的兼容性。星上设备工作在主份状态下，跟踪载荷根据需要工作在对干扰最敏感的模式，电推进分系统通过程控自主点火流程点火。各分系统在此过程中监视分系统工作状态，评估电推进点火对各分系统工作的影响情况。在电推进点火过程中，完成电推进对舱外敏感设备处的场强和频谱测量。
第二阶段用于验证电推在束流引出状态下，整星及各分系统的工作功能和性能。电推进利用遥控方式或程控方式点火，各分系统进行各单机、分系统的主备切换并进行状态监视。
3、测试设备
emc测试设备主要由测试接收机(用于对接收到的电磁辐射信号进行处理)、预放器(对接收到的信号进行放大)、低温测试天线组成(用于接收电磁辐射信号)，如图2所示、跟踪系统测试设备由开关矩阵(用于对上下行通路进行切换)、下变频器(用于对信号进行频率变换)、上变频器(用于对信号进行频率变换)、功率计(信号功率测量)、测控基带设备(用于对测控信号进行调制解调)、测试计算机、高频电缆、波导、光纤、gpib线等组成。
4、测试流程及方法
本试验的测试流程如图5所示：
试验准备工作全部完成后，卫星加电，各分系统进行电推进点火试验前的健康检查，对试验产品和测试设备的功能性能进行确认。健康检查测试结束，卫星断电，真空舱关门。
真空舱开始抽真空，使内部真空度满足非点火状态下优于1.3×10-3pa，点火状态下优于5×10-3pa的条件；真空度达到10-2pa量级后，卫星静置24小时，期间进行真空舱电磁背景辐射测试。
卫星根据温度实测情况逐一开启星上产品，星上产品工作状态按照主份配置进行设置，此时电推进分系统不工作。设置完成后开始进行整星加电状态下的电磁背景辐射特性测试和热辐射背景测试，其间穿插进行贮供子系统管路预处理工作。
第一阶段点火试验设置电推进分系统主份产品在整星状态下进行程控自主点火，束流不引出。完成电推进点火时的通信波束处电磁辐射特性测试；同时利用测控无线通道持续发送遥控自检指令并监视下行频谱纯度和遥测调制纯度，验证电推进正常点火时与通信波束的兼容性。
第一阶段点火试验设置电推进分系统主份产品在整星状态下进行程控自主点火，束流引出。完成电推进点火时的通信波束处电磁辐射特性测试；同时利用测控无线通道持续发送遥控自检指令并监视下行频谱纯度和遥测调制纯度，验证电推进正常点火且束流引出时与通信波束的兼容性。
两个阶段点火试验结束后，真空舱进行回温升压，卫星进行状态恢复和断电。
5、数据处理
试验过程中无线上行通道未出现指令失败现象，且下行频谱纯度及遥测调制度满足测控分系统技术要求则判断电推进分系统与测控通信波束兼容性良好。
试验结束后，对比电推进正常工作时测得的测试曲线与背景测得的测试曲线，可判断电推进工作时是否在某些频率范围内有明显的发射信号，若存在则需要对这些发射信号的来源进行进一步排查，若不存在则可得出电推进分系统与载荷通信波束兼容性良好的结论。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。