一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试装置及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电磁兼容测试技术领域，涉及一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试装置及测试方法。
【背景技术】
[0002]卫星导航信号到达地面时的功率极小，为使卫星导航终端能够正常工作，就要求卫星导航终端中的卫星导航接收机具有较高的灵敏度，但是高灵敏度会导致卫星导航接收机的电磁环境适应性较差。因此，对卫星导航终端的电磁环境适应性进行测试，是其能够使用的先决条件之一。
[0003]现阶段对卫星导航终端的电磁兼容测试方法，主要包括传导法和辐射法，传导法实现简单且精度较高，但无法考虑接收天线特性对卫星导航信号的可能影响，对于现今多使用自适应导航天线作为抗干扰手段的接收机，传导法无法反映真实情况；辐射法采用实物天线对信号进行接收，更接近真实情况，但模拟导航源数量较多，轨道难以规划，成本高昂O
【发明内容】
[0004]本发明针对现阶段卫星导航终端的电磁兼容测试中，传导法与辐射法各自存在的不足和局限，提出一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试装置及测试方法，该电磁兼容性测试装置包括如下组成部分:
[0005]上位PC机、卫星导航信号模拟器、干扰信号发生器、参考信号源、正交调制模块、测试姿态调整模块、发射天线、标准导航接收天线、合路器、功分器、正交解调模块以及频谱测量模块。被试品卫星导航终端包括卫星导航接收机与自适应导航接收天线。
[0006]电磁兼容性测试装置中各个模块和设备的连接方式和信号流向:
[0007]上位PC机连接并控制卫星导航信号模拟器、干扰信号发生器、参考信号源以及测试姿态调整模块；
[0008]卫星导航信号模拟器产生多路导航信号叠加的模拟导航信号，通过线缆传导传输给合路器的输入端口。
[0009]参考信号源与干扰信号发生器分别产生参考信号与干扰信号，再经过正交调制模块分别调制在一对相互正交的载波上，形成正交信号，载波频率与模拟导航信号载波相同；其中，经过正交调制后的参考信号经由测试姿态调整模块对参考信号发射天线进行方位调整，干扰信号发射天线则按照预定测试位置架设，两副发射天线将信号发出，导航接收天线接收参考信号与干扰信号并送给合路器的输入端口。
[0010]导航接收天线为标准导航接收天线或者自适应导航接收天线。
[0011]合路器将模拟导航信号、参考信号和干扰信号合成一路输出，经过功分器，将合成信号等分为两路，一路传输给卫星导航接收机，另一路使用正交解调模块分离出参考信号与干扰信号，分别传输给2个频谱测量模块进行测量。
[0012]—种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试方法，具体步骤如下:
[0013]步骤一、卫星导航信号模拟器产生多路导航信号叠加的模拟导航信号；
[0014]步骤二、获取卫星导航接收机正常工作状态时单路模拟导航信号的强度；
[0015]将叠加的模拟导航信号传输至合路器的一路输入端口，合路器的另一路输入端口接匹配负载，即不输入信号，合路器将两路端口的输入信号合为一路，从输出端口输出至功分器的输入端口，再分为两路输出，一路直接注入卫星导航接收机，另一路传输给频谱测量模块；调整叠加模拟导航信号强度，使接收机达到正常工作状态，并通过频谱测量模块测得叠加模拟导航信号强度为Ts，进一步计算单路模拟导航信号的均值Ts’ ；
[0016]步骤三、干扰信号发生器、参考信号源分别生成干扰信号和参考信号，并进行正交调制；
[0017]干扰信号发生器按照被试品的抗干扰性能，产生相应干扰信号。干扰信号经正交调制后，覆盖卫星导航终端的工作频率或其他要求的频率；
[0018]参考信号源产生与单路模拟导航信号强度相等的参考信号；参考信号根据需求选择。
[0019]使用正交调制模块将参考信号与干扰信号调制在一对正交载波上，产生相互正交的调制参考信号与调制干扰信号；正交载波的频率与卫星导航信号载波的频率相同。
[0020]改变参考信号源和干扰信号发生器的输出，从而调整调制参考信号和调制干扰信号的幅度和带宽。
[0021]步骤四、根据步骤二中的模拟导航信号强度，调整调制参考信号强度和调制干扰信号的强度；
[0022]首先，调制参考信号经参考信号发射天线发出，使用标准导航接收天线进行接收，并传输至合路器的一路输入端口，同时另一路输入端口接匹配负载；合路器的输出端口与功分器的输入端口直连，信号被均分为两路，一路输出至匹配负载，取代卫星导航接收机；另一路传输给频谱测量模块。调节参考信号源，使频谱测量模块测得的调制参考信号强度为Ts’或Ts，记录此时参考信号源的输出L。
[0023]然后，调制干扰信号经干扰信号发射天线发出，使用标准导航接收天线进行接收，并传输至合路器的一路输入端口，同时另一路输入端口接匹配负载；合路器的输出端口与功分器的输入端口直连，信号被均分为两路，一路输出至匹配负载，取代卫星导航接收机；另一路传输给频谱测量模块。调节干扰信号发生器，使频谱测量模块测得的调制干扰信号强度为Ts’ +R或Ts+R，其中R为自适应导航接收天线的干扰抑制度要求，记录此时干扰信号发生器的输出Sil。
[0024]最后，调制参考信号和调制干扰信号同时经两个发射天线发出，使用标准导航接收天线进行接收，并保持参考信号源输出为Sh，干扰信号发生器输出为Sllo其他测试配置不变，将连接功分器输出端口的频谱测量模块替换为正交解调模块，对合成信号进行解调，分离出解调参考信号与解调干扰信号后，再分别传输给频谱测量模块进行测量；记测得的解调参考信号强度为?；，单位为dBm ;记测得的解调干扰信号强度为T1，单位为dBm。
[0025]步骤五、保持调制干扰信号的状态不变，通过测试姿态调整模块改变调制参考信号入射方向，测量不同方向下标准导航接收天线接收到的解调参考信号相应强度值；
[0026]测试姿态调整模块由半圆弧形轨道和精密转台组成，调制参考信号在弧形轨道上的位置决定其俯仰角，由精密转台的旋转角度决定其方向角。
[0027]若选取了 M个入射方向的调制参考信号进行测量，则分别记各方向所测得的解调参考信号强度为ΤΗ，Tr2, Trn...，TrM,单位为dBm。
[0028]步骤六、将标准导航接收天线替换为自适应导航接收天线，重复步骤五，并将各对应位置的强度值进行比较，得到各方向衰减值形成零陷；
[0029]将标准导航接收天线改换为自适应导航接收天线，经自适应导航接收天线接收的M个相同位置的解调参考信号强度为I；/，Tr2' Tr； IV，单位为dBm，与标准导航接收天线接收的强度值T1^ Tr2, Trn...，Tril按对应位置进行比较，可得自适应导航接收天线对各方向的衰减0?为:D ?= T rn-Tr；，单位为dB ;m = 1，2，……，Μ。
[0030]记经自适应导航天线接收的解调干扰信号强度值为IV，可得自适应导航接收天线对干扰来向的抑制度为D1= T ，单位为dB。
[0031]综合自适应导航天线对多方向参考信号的衰减值和对干扰来向的抑制度，得到其零陷的形状与大小。
[0032]步骤七、根据零陷的形状和大小，对落入零陷范围内的模拟导航信号进行修正；
[0033]根据多路模拟导航信号中每一路模拟导航信号的不同来向角，将零陷对各路导航信号的衰减代入到导航信号模拟时的参数设定中，完成对模拟导航信号的修正。
[0034]步骤八、保持调制干扰信号的状态不变，关闭调制参考信号，产生经过修正的模拟导航信号，判断在当前干扰信号作用下，卫星导航接收机能否在修正后的模拟导航信号下正常工作，如果能，则卫星导航接收机在该干扰条件下的电磁兼容性满足要求；否则电磁兼容性不满足要求；记录结果，形成报告。
[0035]本发明的优点在于:
[0036](I) 一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试装置，使用自适应导航天线接收信号，接近真实情况，并将其天线特性用于导航信号修正，解决了传统的传导测试方法中，无法体现接收机天线特性对导航信号的影响，测试结果与真实情况差异大的问题。
[0037](2) 一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试装置，使用卫星导航信号模拟器模拟多路导航信号的叠加，解决了传统的辐射测试方法中，由于所需导航信号模拟器数量较多，轨道难以规划、工程实现难度大、成本高昂的问题。
[0038](3) 一种基于正交信号输入的卫星导航终端电磁兼容性测试方法，利用参考信号测试自适应天线的方向特性，同时使用正交调制的方法，确保参考信号能够在接收端被分离出来，弥补了传统测试方法中传导法与辐射法各自的缺陷和不足，在保证了测试的真实度、高精度的同时，降低了工程实现难度，节省了测试费用。
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