专利名称：一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路。
背景技术：
高频噪声干扰是卫星低频接口测试中经常遇到的问题。低频接口测试中遇到的噪 声主要来源于星上含有较高频率分量的信号(时钟、数字量的沿等)。因难以完全屏蔽信 号高频率分量、继电器在断态隔离度有限等原因，噪声干扰会进入测量通道，干扰了测量信 号。为遏制卫星低频接口测试中的噪声，研究出了相应的测量方法和测量电路。这种测量 方式和测量电路在以往东四卫星平台测试中未曾使用。为了解决上述接口测试电路中可能存在的通道间噪声干扰，曾提出了各种各样的 解决方案，目前通常采用以下几种方法(1)使用屏蔽性能好的器件。例如采用屏蔽线缆，使用断态隔离性能较好的继电器寸。这种方法的缺点——必须使用高性能的器件，从而增加成本；——断态隔离性能好的继电器(特别是固态继电器)在其它方面的指标可能较 差，在技术指标要求较高的情况下，难以找到全面满足要求的器件；(2)改进电路板的PCB设计。采用优化布线、使用多层PCB板等。这种方法的缺点是优化布线对电路设计人员要求较高，使用多层PCB板成本高 昂，且整套设备仍必须依赖高性能的器件，成本高，在难以找到符合要求器件的情况下，无 法进行系统的设计；(3)通道间的接地隔离。一些仪器厂商(如美国NI公司)采用了通道间的接地隔 离方法，将通过信号的通道的相邻通道直接接到地，可以较好地抑制通道间噪声。这种方法的缺点是为了达到通道间隔离目的，需要空余大量的通道，设备利用率 低。(4)使用滤波器电路。这种方法的缺点是滤波器在某方面能满足性能，但可能会影响测量系统在其它 方面的性能，且增加了电路的复杂程度。
发明内容
本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种对元器件的屏蔽和 断态隔离性能要求较低等，成本低，通道利用率高，且易于实现的卫星低频接口测试中抑制 噪声干扰的测量电路。本发明的技术解决方案是一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路， 在地面测试设备内部的每个星上接点分为两个通路，经两个并联的开关，分别连接测量设 备的正负端子，每个开关前安装一个可调电阻；进行星上接点间信号测量时，分别闭合测量
3星上接点通路中与测量设备的正端子、负端子连接的开关，其余开关均断开；一个星上接点 与测量设备之间的连接称为一个通道；当需要抑制通道本身干扰时，将测量设备的负端子直接接地或通过小电阻接地， 使测量设备负端子内阻Rn接近于0 ；当需要抑制通道间噪声时，调节该通道两个通路上的可调电阻，使该通道在测量 设备的正端子产生的干扰Vmp与在测量设备的负端产生的干扰Vmn相等。假设该通道两个通路上的可调电阻分别为艮-pRd，则Vmp = Vm * Rp/(Rp+Rh+U ；Vmn = Vm * Rn/ (Rn+^^+R^^)；其中，Rkffl^1, Rkm^2分别为待测通道上两个通路开关的断态阻抗；Vm为高频噪声；Rp为测量设备正端子内阻；调节Rm+ Rm_2，使Vmp = Vmn,则能够抑制通道间噪声。本发明与现有技术相比的优点在于(1)本发明提供了一种对元器件的屏蔽和断态隔离性能要求较低的测量电路，将 所有噪声都转化为共模信号，将所有这些共模信号同时加到测量设备的正负端子，从而有 效抑制了噪声干扰。地面测试设备内部，每个接点必须分为两个通路，经两个并联的开关， 分别连接测量设备的正负端子；所有星上接点的信号都采用该方法接入测量设备。理论上 对高频信号的抑制能力与开关的断态隔离性能无关，解决了现有的测量电路对元器件要求 高的问题，摆脱了器件性能对电路设计的瓶颈制约。(2)本发明利用共模信号抑制的原理，通过设计测量通路，将星上每个待测接点的 接收到的来自其它接点的干扰噪声，以及地面测试设备内部通道之间的串扰噪声，转化为 共模噪声同时加到测量通道正负端，从而到达抑制通道间高频信号干扰的，提高信噪比的 目的，保障测试结果的准确性。(3)成本低。因降低了对元器件的要求，从而能减低设备成本；(4)通道利用率高。所有通道均可使用，不必为了抑制干扰而空余通道；(5)电路简单，易于实现。本发明设计的电路，因采用共模抑制的方法，电路简单， 不需使用额外的信号调理电路，对PCB的设计要求也低。，其原理上对高频噪声的抑制与器 件的断态隔离性能无关，能够基于性能较低的器件设计出性能较高的测量电路。
图1为本发明电路的结构框图；图2为本发明抑制通道自身噪声原理框图；图3是本发明抑制通道间噪声原理框图。
具体实施例方式如图1、图2、图3所示，为本发明一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电 路一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路的原理框图，具体原理如下信号测量原理
信号测量的原理如图1所示，在地面测试设备内部的每个星上接点分为两个通 路，经两个并联的开关，分别连接测量设备的正负端子，每个开关前安装一个可调电阻(用 于将噪声调零)；所有星上接点的信号都采用该方法接入测量设备。进行星上接点间信号 测量时，分别闭合测量星上接点通路中与测量设备的正端子、负端子连接的开关，其余开 关均断开；一个星上接点与测量设备之间的连接称为一个通道；当需要抑制通道本身干扰 时，将测量设备的负端子直接另外采用一根导线直接接地或通过小电阻接地，使测量设备 负端子内阻Rn接近于0 ；当需要抑制通道间噪声时，调节该通道两个通路上的可调电阻，使 该通道在测量设备的正端子产生的干扰与在测量设备的负端产生的干扰相等。本发明地面测试设备内部，每个通路(含电缆、线路和开关)都必须具有相近的频 率、带宽特性和阻抗特性，要求每个通路的电缆、线路和开关器件采用同种规格型号。每个通路所使用的开关，给定其断态频率为&。对于频率大于&的噪声，该测量 电路仍能够有效抑制。由于开关的触点间会有等效电容，特别是MOS开关内部的等效电容 效应非常明显，所以开关在断开时，大于一定频率&的交流噪声是可以通过开关的，本发明 对大于一定频率&的交流噪声进行抑制。在图1中，假定需测量“星上接点a”与星上接点b”之间的电压Va_b，则需闭合“开 关A-1”和“开关B-2”，其余所有开关均断开，可调电阻(使用原理见对图2的分析)均已 设定好，在测量设备的正负端可以测到Va_b。抑制通道本身干扰“开关A-1”闭合后，“开关A-2”虽然处于断开状态，但因开关无法隔离高频噪声， 将有信号通过“开关A-2”进入测量设备的负端，抑制该噪声的原理分析见图2，在图2中作 以下假定抑制通道本身干扰的原理如图2所示，在图2中作以下假定——假定“星上接点a”为交流信号Va ；——“可调电阻”的阻抗分别为Rp1和Ra_2 ；——“开关A-I ”的导通，其通态阻抗为Rkllri,“开关A-2”断开，其断态阻抗为Rkm_2 ；——假定其在测量设备的正端产生的信号(注意这里是待测信号而不是干扰) 为Vap，在测量设备的负端产生的干扰(是从“开关A-2”断态泄漏过去的干扰)为Van;则定义信噪比为Vap/Van
Vap rP ( Rn+ Ra.2+ Rka-2)^^=-公式 1
Van Rn ( Rp+ Ra.-,+ Rkgh1)因“开关A-1”的导通，Rk1为毫欧级(m Ω)；开关A-2”断开，Rka_2为吉欧级(6Ω), 必须保证Rn << Rp (将测量设备的负端直接接地或通过小电阻接地，使Rn接近于0)，保 证Rp为高阻态(一般为兆欧级M Ω)，在此条件下，对公式1进行分析可以得出结论，Vap/ Van >>0。抑制通道间噪声抑制通道间噪声的原理如图3所示，在图3中作以下假定——假定“星上接点m”产生高频噪声干扰Vm ；——“可调电阻”的阻抗分别为Rnri和Rm_2 ；—“开关m-1”的断态阻抗为Rknrl，“开关m-2”的断态阻抗为Rkm_2，“开关m_l”和“开关m-2”均断开；——因“开关m-1”和“开关m-2”在断态不能隔离高频噪声Vm，假定其在测量设备 的正端产生的干扰为Vmp，在测量设备的负端产生的干扰为Vmn ；—假定测量设备的正端对地阻抗为Rp，负端对地阻抗为Rn。则Vmp = Vm * Rp/ (Rp+I^+U ；Vmn = Vm * Rn/ (Rn+^^+R^^)；这里必须保证测量设备的正负端均不能直接接地(即Rp > > 0，Rn > > 0且均为 常值)，调节可调电阻的阻值Rlrt和Rm-2，可以使Vmp = Vmn,则高频噪声干扰以共模方式对 称叠加到测量设备的正负端子，正负端共模噪声电压相减后，噪声理论上接近于0，从而削 弱了噪声影响，达到了抑制噪声的目的。本发明中涉及的地面测试设备和测量设备为本领域公知且常用设备，例如测量设 备一般为示波器或者万用表，这里不进行详细说明。需要说明的是测量设备的正端对地阻 抗Rp和负端对地阻抗Rn为测量设备内阻。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。
权利要求
1.一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路，其特征在于在地面测试设备 内部的每个星上接点分为两个通路，经两个并联的开关，分别连接测量设备的正负端子，每 个开关前安装一个可调电阻；进行星上接点间信号测量时，分别闭合测量星上接点通路中 与测量设备的正端子、负端子连接的开关，其余开关均断开；一个星上接点与测量设备之间 的连接称为一个通道；当需要抑制通道本身干扰时，将测量设备的负端子直接接地或通过小电阻接地，使测 量设备负端子内阻1 接近于0 ；当需要抑制通道间噪声时，调节该通道两个通路上的可调电阻，使该通道在测量设备 的正端子产生的干扰Vmp与在测量设备的负端产生的干扰Vmn相等。
2.根据权利要求1所述的一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路，其特征 在于假设该通道两个通路上的可调电阻分别为民-pRd，则Vmp = Vm * Rp/ (Rp+Rm+U ；Vmn = Vm * Rn/ (Rn+Rm_2+Rkm_2)；其中，Rkffl-!>Rkffl-2分别为待测通道上两个通路开关的断态阻抗；Vm为高频噪声；Rp为测量设备正端子内阻；调节Rnrl、Rm_2，使Vmp = Vmn,则能够抑制通道间噪声。
全文摘要
一种卫星低频接口测试中抑制噪声干扰的测量电路，本发明利用共模信号抑制的原理，通过设计测量通路，将星上每个待测接点的接收到的来自其它接点的干扰噪声，以及地面测试设备内部通道之间的串扰噪声，转化为共模噪声同时加到测量通道正负端，从而到达抑制通道间高频信号干扰的，提高信噪比的目的，保障测试结果的准确性。
文档编号H04B17/00GK102075264SQ20101060604
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者李砥擎, 焦荣惠, 陈粤 申请人:中国空间技术研究院