石 磊，李 巖

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心，北京 100088)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)功率的校準(zhǔn)

石 磊1，李 巖2

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心，北京 100088)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)是對(duì)北斗RDSS、北斗RNSS各類產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試的專用設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)功率的準(zhǔn)確與否，不但直接影響捕獲靈敏度、跟蹤靈敏度和發(fā)射EIRP等直接功率指標(biāo)的測(cè)試精度，還將影響定位精度、測(cè)速精度、啟動(dòng)時(shí)間和重捕時(shí)間等一系列性能和功能指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果。出于保證北斗產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試準(zhǔn)確性的目的，提出了一種分解測(cè)量加系統(tǒng)修正的方法，對(duì)系統(tǒng)功率值進(jìn)行校準(zhǔn)，并利用標(biāo)準(zhǔn)北斗終端的代表性指標(biāo)對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明該校準(zhǔn)方法有效，系統(tǒng)經(jīng)校準(zhǔn)后滿足開展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試的要求。

北斗認(rèn)證測(cè)試；功率修正；系統(tǒng)鏈路；模擬器；校準(zhǔn)

0 引言

目前，雖然我國(guó)針對(duì)北斗導(dǎo)航模擬器的校準(zhǔn)已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)技術(shù)研究還處于起步階段[1]。模擬器只是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)的核心部件之一，模擬器、轉(zhuǎn)臺(tái)等單獨(dú)的校準(zhǔn)結(jié)果正常并不能代表系統(tǒng)滿足要求[2]，沒(méi)有準(zhǔn)確評(píng)估系統(tǒng)中其他設(shè)備的影響，因此需要結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品的特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)和量值傳遞要求，研究一種行之有效的系統(tǒng)功率校準(zhǔn)方法[3]。本文提出一種首先對(duì)下行鏈路、上行鏈路、模擬器和入站單元的功率參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，然后在測(cè)試系統(tǒng)配置文件中進(jìn)行修正的方法，解決了之前僅僅進(jìn)行單獨(dú)儀器校準(zhǔn)所帶來(lái)的整個(gè)系統(tǒng)功率測(cè)試精度較低的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)校準(zhǔn)方法

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)由北斗導(dǎo)航信號(hào)模擬器(包括測(cè)試控制軟件、數(shù)學(xué)仿真軟件、信號(hào)仿真軟件和主機(jī)等)[4]、RDSS入站單元[5]、下行鏈路(電纜、自由空間、連接器和天線等)、上行鏈路(電纜、自由空間、連接器和天線等)和轉(zhuǎn)臺(tái)等組成。本文提出的校準(zhǔn)方法首先對(duì)系統(tǒng)信號(hào)功率存在影響的下行和上行鏈路[6]、北斗導(dǎo)航信號(hào)模擬器以及RDSS入站單元4個(gè)分量分別進(jìn)行測(cè)量，然后利用測(cè)試控制軟件調(diào)用系統(tǒng)配置文件對(duì)系統(tǒng)功率統(tǒng)一進(jìn)行修正[7]。

1.1 系統(tǒng)鏈路衰減的測(cè)量

系統(tǒng)鏈路主要包括下行鏈路和上行鏈路，該鏈路是整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航信號(hào)的主路徑。下行鏈路是指北斗導(dǎo)航信號(hào)模擬器射頻信號(hào)出口到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品接收端之間的鏈路。上行鏈路是指北斗RDSS產(chǎn)品發(fā)射端到入站接收機(jī)之間的鏈路[8]。

1.2 北斗導(dǎo)航信號(hào)模擬器功率修正值的測(cè)量

北斗導(dǎo)航信號(hào)模擬器能夠模擬產(chǎn)生北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)、空間環(huán)境和終端載體運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠精確控制導(dǎo)航信號(hào)的頻率、功率和時(shí)間信息等參數(shù)[11]，模擬器的功率準(zhǔn)確度會(huì)直接影響對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品整體性能的測(cè)試結(jié)果。

1.3 RDSS入站單元功率修正值的測(cè)量

RDSS入站單元能夠?qū)Ρ倍稲DSS產(chǎn)品突發(fā)入站信號(hào)進(jìn)行接收處理，具備對(duì)入站信號(hào)的捕獲、跟蹤、測(cè)距與數(shù)據(jù)解調(diào)功能，測(cè)量北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品的多普勒變化及功率數(shù)據(jù)[13]。

RDSS入站單元主要采用銫原子頻標(biāo)、頻譜分析儀等進(jìn)行功率校準(zhǔn)[14]，銫原子頻標(biāo)為RDSS入站單元內(nèi)的入站基準(zhǔn)源板卡提供頻率基準(zhǔn)信號(hào)[15]，通過(guò)上位機(jī)軟件控制入站基準(zhǔn)源板卡發(fā)射入站信號(hào)，采用頻譜分析儀對(duì)入站基準(zhǔn)源板卡的輸出功率P3進(jìn)行測(cè)量(用帶內(nèi)功率的方法)，同時(shí)記錄RDSS入站單元測(cè)量的未經(jīng)修正的功率值P4，RDSS入站單元功率修正值ΔP2=P3-P4，測(cè)量連接如圖1所示。

圖1 RDSS入站單元功率修正值的測(cè)量連接示意

2 系統(tǒng)功率的校準(zhǔn)

2.1 出站信號(hào)功率校準(zhǔn)

圖2 系統(tǒng)有線鏈路出站信號(hào)功率校準(zhǔn)示意

圖3 系統(tǒng)無(wú)線鏈路出站信號(hào)功率校準(zhǔn)示意

2.2 入站信號(hào)功率校準(zhǔn)

圖4 系統(tǒng)有線鏈路入站信號(hào)功率校準(zhǔn)示意

圖5 系統(tǒng)無(wú)線鏈路入站信號(hào)功率校準(zhǔn)示意

3 校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證

利用一臺(tái)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)精確標(biāo)定的北斗雙模終端對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。測(cè)試系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)終端預(yù)熱30 min，標(biāo)準(zhǔn)終端安裝在測(cè)試狀態(tài)上，確保天線相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心重合。選擇RDSS發(fā)射EIRP值和RNSS的接收靈敏度2項(xiàng)指標(biāo)來(lái)分別對(duì)上行鏈路和下行鏈路的校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。終端天線的最大方向指向測(cè)試天線，因此轉(zhuǎn)臺(tái)不做方位和俯仰角度的旋轉(zhuǎn)，2項(xiàng)指標(biāo)分別進(jìn)行連續(xù)3次重復(fù)性測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。

表1 RDSS發(fā)射EIRP測(cè)試結(jié)果

表2 RNSS接收靈敏度測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明，發(fā)射EIRP值3次實(shí)測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值最大差為0.31 dB，接收靈敏度3次實(shí)測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值最大差為0.5 dB，說(shuō)明利用該方法校準(zhǔn)系統(tǒng)后，系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度≤0.5 dB，滿足開展北斗產(chǎn)品高精度認(rèn)證測(cè)試的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)是開展北斗認(rèn)證測(cè)試工作的重要工具，系統(tǒng)自身的測(cè)試最大允許誤差將決定測(cè)試結(jié)果是否準(zhǔn)確，對(duì)相關(guān)機(jī)構(gòu)做出認(rèn)證授權(quán)決定起著至關(guān)重要的作用，從而推動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品檢測(cè)認(rèn)證工作的發(fā)展，因此提出一種科學(xué)合理的方式定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)有著十分重要的意義。

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Power Calibration of BeiDou Satellite Navigation Product Certification Testing System

SHI Lei1,LI Yan2

(1.The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China;2.ChinaNationalAdministrationofGNSSandApplications,Beijing100088,China)

BeiDou satellite navigation product certification testing system is a kind of special equipment for the certification testing of various products such as BeiDou RDSS and RNSS.The power accuracy of the whole system can not only affect directly the test accuracy of direct power specifications such as capture sensitivity,tracking sensitivity and launch EIRP value,but also affect the test results of performance and power specifications such as positioning accuracy,speed measuring precision,start time,recapture time,etc.In order to ensure the certification test accuracy of BeiDou products,this paper proposes a method of decomposition measuring and system correction for calibrating the system power value and verifying the calibration results by using the typical specifications of standard BeiDou terminal.The test results show that the proposed method is effective,and the system can meet the requirements of BeiDou product certification and test after calibration.

Beidou certification testing;power correction;system link;simulator;calibration

10.3969/j.issn.1003-3106.2017.07.13

石磊,李巖.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)功率的校準(zhǔn)[J].無(wú)線電工程,2017,47(7):55-57.[SHI Lei,LI Yan.Power Calibration of BeiDou Satellite Navigation Product Certification Testing System[J].Radio Engineering,2017,47(7):55-57.]

2017-03-17

工業(yè)和信息化部電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金資助項(xiàng)目(2014425)。

TN98

A

1003-3106(2017)07-0055-03

石 磊 男，(1982—)，碩士，高級(jí)工程師。主要研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航檢測(cè)與認(rèn)證。

李 巖 女，(1985—)，碩士，工程師。主要研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)。