[发明专利]基于大型高频卫星系统的EIRP平面近场测试方法

说明书

本发明提供了一种基于大型高频卫星系统的EIRP平面近场测试方法，包括以下步骤：步骤一，地面标定激励源信号功率；步骤二，根据测试频段调节接收探头与发射天线的距离；步骤三，卫星加电后，数管分系统、发射机加电正常工作；步骤四，将地面激励源接入地面对应频段的标准天线，用接收探头完成对标准天线的扫描；步骤五，根据卫星天线扫描结果和标准增益天线扫描结果，结合回退功率，计算EIRP。本发明有效解决了天线尺寸大、频率高的卫星系统对远场测试场地的高要求以及外场环境对卫星系统带来的威胁，在平面缩场内即可完成测试，同时避免了测试对发射机可能产生的危害，可以有效解决卫星系统整星级EIRP测试。

技术领域

本发明涉及一种测试方法，具体地，涉及一种基于大型高频卫星系统的EIRP平面近场测试方法。

背景技术

EIRP(等效全向辐射功率)是卫星系统发射能力的核心指标，它等于天线增益与发射机功率的乘积。

目前对卫星EIRP测量的常用方法是在分系统阶段，通过分别测量天线发射功率和发射机功率，再考虑连接电缆或波导的损耗，公式如下(1)：

EIRP＝Pt+Gt-L(1)

其中Pt为发射机输出功率(单位：dBm)，Gt为天线增益(单位：dBi)，L为连接电缆或波导损耗(单位：dB)。

该测试方法通常在分系统阶段进行，属于分段测试+理论计算，未包含卫星结构对天线增益值的影响以及电缆或波导连接环节引入的误差。

随着技术的发展，远场测试法逐渐进入工程应用，并开始用于实现整星EIRP测试。远场测试示意图见附图1，该方法首先要求测试距离R应满足远场测试距离条件，即R≥2D2/λ(D为待测天线最大尺寸，λ为工作波长)。图中标准天线通常采用标准增益喇叭或标准波导探头，其增益精确已知。远场直接法测量原理方法是：利用频谱分析仪测量出待测相控阵天线发射EIRP，经自由空间衰减，由标准天线接收的功率大小，利用自由空间传播方程确定EIRP的大小。公式如下(2)：

EIRP＝P-Gt+L+LP(2)

式中：P为频谱分析仪测量的信号功率电平(单位：dBm)；EIRP为有源相控阵天线的发射EIRP(单位：dBm)；Gt为标准天线增益(单位：dBi)；L为标准天线和频谱分析仪之间射频电缆损耗(单位：dB)；LP为自由空间传播损耗(单位：dB)

该方法主要问题在于外场测试需满足距离要求，小口径天线、低工作频率卫星系统较易实现，但对于大尺寸天线、高工作频率卫星系统而言，测试距离较远，对场地要求较高。以3m口径天线、工作频率为30GHz为例，测试距离R需不小于1.8km，而更远的距离也意味着更高的链路衰减，衰减太大将导致发射信号经远距离传输后无法正常接收。同时，外场试验中，卫星系统暴露在室外环境中，恶劣的气候条件、粉尘等对卫星系统的安全存在一定的威胁。

在远场测试方法上进一步改良，便衍生出了紧缩场测试。紧缩场通过特殊场地、设备实现对远场距离的等效，测试距离大大缩，由于在室内进行，对卫星安全的威胁也可以消除。但该方法往往对测试场地构建要求较高，且用于放置产品的二维转台要求待测产品重量较轻，通常为几百千克，因此仅适用于小型卫星系统。一般的卫星系统重量通常在1～3吨，无法在紧缩场中完成该项目测试。

对于卫星系统而言，通常EIRP作为研制总要求指标，对卫星的能力评估至关重要。所以，在整星阶段，如何进行整星EIRP测试，进而对卫星性能准确评估，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于大型高频卫星系统的EIRP平面近场测试方法，其试验项目在整星阶段平面近场中进行，规避了分段测试存在的误差，同时有效解决了传统远场EIRP测试方法中远距离要求和外场对卫星系统存在的潜在风险。此外，平面近场测试无二维转台，可适应卫星系统的重量，所以可以实现对大多数卫星系统的整星EIRP测试。