一种USB测控应答机绝对时延高精度校准方法与流程

本发明属于卫星测控领域，尤其涉及usb测控应答机绝对时延高精度校准方法。

背景技术：

s频段统一载波系统(usb)应用于国际上大多数卫星测控任务，能够为星地提供通信信道并完成卫星测定轨，其中距离是一个关键测量参数。usb测控系统采用多侧音测距，通过收发侧音相位延时测量计算测量站与卫星之间的径向距离。usb测控应答机是安装在卫星上的信号转发设备，通过侧音接收和转发配合测量站完成距离测量。usb测控系统在飞行试验前，必须对测距进行零值校准，在飞行试验过程中，通过扣除校准值，才能得到真实的径向距离。

传统的方法是地面测控系统与测控应答机开展联合标校试验获取系统的校准值，该方法需要地面测控系统参与，浪费了大量的地面测控系统资源，试验成本高。部分项目采用了地面测控系统、测控应答机分开单独进行时延校准，其中应答机时延校准通过使用脉冲调制信号并采用示波器进行时域测量，或采用专用测试设备和标校变频器，通过构建闭环系统完成测量。其中，示波器时域测量法因测量误差大，已经逐渐被淘汰。传统的闭环校准方法忽略了标校变频器在不同频率时的时延差异，另外，外接本振频率源无法实现与专用测试设备的相参处理，也影响了应答机时延校准精度。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种usb测控应答机绝对时延高精度校准方法，解决传统闭环校准方法中，非相参处理与标校变频器带来的校准误差问题，提高usb测控应答机绝对时延校准精度。

一种usb测控应答机绝对时延高精度校准方法包括步骤：

s1、测量宽带混频器群时延τ1；

s2、构建参考闭环测试系统；

s3、测量参考闭环测试系统的距离校准值ρ1；

s4、构建被测件闭环测试系统；

s5、测量被测件闭环测试系统的距离校准值ρ2；

s6、计算usb测控应答机绝对时延τ2。

进一步地，步骤s1具体为使用带参考本振的矢量网络分析仪与宽带混频器测量在usb测控应答机工作频带内的群时延测量，其中所述宽带混频器接收所述矢量网络分析仪发送的rf信号和lo信号，经过混频后输出if信号，从矢量网络分析仪1上读取标称频点处的群时延τ1。

进一步地，步骤s2中的所述参考闭环测试系统包括宽带混频器、带通滤波器和专用测试设备，彼此之间通过高频电缆连接，其中专用测试设备的两个输出端口与宽带混频器的两个输入端口连接，宽带混频器的输出端口与带通滤波器的输入端口连接，带通滤波器的输出端口与专用测试设备的输入端口连接。

进一步地，所述专用测试设备的发射信号频率为221f0，接收频率为240f0，所述专用测试设备还提供频率为19f0的本振信号传输给宽带混频器。

进一步地，所述发射信号和所述本振信号由同一时钟参考源倍频产生。

进一步地，所述步骤s3具体为专用测试设备将测距音调制到频率为221f0的发射信号上，发送给宽带混频器，接收经过宽带混频器混频后的中心频率为240f0的输出信号，解调出侧音信号完成相位跟踪，将输出信号的相位与发射信号的相位做差得到收发信号的相移，通过对多个侧音的相移进行解模糊处理，获得参考闭环测试系统无距离模糊的距离校准值ρ1。

进一步地，所述s4中被测件闭环测试系统具体包括usb测控应答机、带通滤波器、专用测试设备，彼此之间通过高频电缆连接，其中专用测试设备的输出端口连接usb测控应答机的输入端口，usb测控应答机的输出端口与带通滤波器的输入端口连接，带通滤波器的输出端口与专用测试设备的输入端口连接。

进一步地，所述usb测控应答机工作在s频段，接收频率为221f0，转发频率为240f0。

进一步地，所述步骤s5具体为专用测试设备将测距音调制到频率为221f0的发射信号上，发送给usb测控应答机，接收usb测控应答机转发的中心频率为240f0的输出信号，解调出侧音信号完成相位跟踪，将输出信号的相位与发射信号的相位做差得到收发信号的相移，通过对多个侧音的相移进行解模糊处理，获得被测件闭环测试系统无距离模糊的距离校准值ρ2。

进一步地，所述步骤s6具体为根据计算公式计算usb测控应答机的绝对时延τ2，其中，c为真空中的光速。

本发明通过参考闭环测试系统与被测件闭环测试系统保持最大程度的一致性，消除了包括测试电缆、带通滤波器、专用测试设备的传输处理时延；通过专用测试设备提供同源的本振信号使参考闭环测试系统形成相参处理，通过单独对宽带混频进行群时延标定，消除了在usb测控应答机绝对试验测量过程中存在的主要误差项。本发明显著提高了usb测控应答机绝对时延校准精度，从而减小了飞行试验过程中usb测控系统的测距误差。

附图说明

图1为本发明所述校准方法流程图；

图2为本发明宽带混频器群试验测试方法示意图；

图3为本发明参考闭环测试系统示意图；

图4为本发明被测件闭环测试系统示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所述校准方法的流程图如图1所示包括步骤：

s1、测量宽带混频器群时延τ1。

如图2所示，使用带参考本振的矢量网络分析仪1与宽带混频器2测量在usb测控应答机工作频带内的群时延测量，其中所述宽带混频器2接收所述矢量网络分析仪1发送的rf信号和lo信号，经过混频后输出if信号，从矢量网络分析仪1上读取标称频点处的群时延τ1。

s2、构建参考闭环测试系统。

参考闭环测试系统如图3所示，包括宽带混频器1、带通滤波器3和专用测试设备4，彼此之间通过高频电缆连接，其中专用测试设备4的两个输出端口与宽带混频器的两个输入端口连接，宽带混频器1的输出端口与带通滤波器3的输入端口连接，带通滤波器3的输出端口与专用测试设备4的输入端口连接。

专用测试设备4是测控应答机进行地面检测的专用设备，发射载波频率与接收载波频率不同频，收发频率比为240/221，即发射信号频率为221f0，接收频率为240f0，所述专用测试设备4还提供频率为19f0的本振信号传输给宽带混频器1。发射信号和所述本振信号由同一时钟参考源倍频产生。

宽带混频器1使用19f0作为本振信号与221f0进行混频，得到频率为240f0的信号。带通滤波器1滤除泄露的本振信号和其它交调信号，保留频率为240f0的信号供专用测试设备4接收。

s3、测量参考闭环测试系统的距离校准值ρ1。

专用测试设备将测距音调制到频率为221f0的发射信号上，发送给宽带混频器，接收经过宽带混频器混频后的中心频率为240f0的输出信号，解调出侧音信号完成相位跟踪，将输出信号的相位与发射信号的相位做差得到收发信号的相移，通过对多个侧音的相移进行解模糊处理，获得参考闭环测试系统无距离模糊的距离校准值ρ1。

s4、构建被测件闭环测试系统。

被测件闭环测试系统具体包括usb测控应答机、带通滤波器、专用测试设备，彼此之间通过高频电缆连接，其中专用测试设备的输出端口连接usb测控应答机的输入端口，usb测控应答机的输出端口与带通滤波器的输入端口连接，带通滤波器的输出端口与专用测试设备的输入端口连接。

usb测控应答机工作在s频段，接收频率为221f0，转发频率为240f0。usb测控应答机通过进行测距音转发配合地面测控系统完成径向距离测量。

带通滤波器以及高频电缆在被测件闭环测试系统中的连接关系保持与参考闭环测试系统一致，便于消除测试误差项。

s5、测量被测件闭环测试系统的距离校准值ρ2。

为专用测试设备将测距音调制到频率为221f0的发射信号上，发送给usb测控应答机，接收usb测控应答机转发的中心频率为240f0的输出信号，解调出侧音信号完成相位跟踪，将输出信号的相位与发射信号的相位做差得到收发信号的相移，通过对多个侧音的相移进行解模糊处理，获得被测件闭环测试系统无距离模糊的距离校准值ρ2。

s6、计算usb测控应答机绝对时延τ2。

根据计算公式计算usb测控应答机的绝对时延τ2，其中，c为真空中的光速。

本发明通过参考闭环测试系统与被测件闭环测试系统保持最大程度的一致性，消除了包括测试电缆、带通滤波器、专用测试设备的传输处理时延；通过专用测试设备提供同源的本振信号使参考闭环测试系统形成相参处理，通过单独对宽带混频进行群时延标定，消除了在usb测控应答机绝对试验测量过程中存在的主要误差项。本发明显著提高了usb测控应答机绝对时延校准精度，从而减小了飞行试验过程中usb测控系统的测距误差。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。