移動通信論文總結

移動通信論文總結

　　引導語：移動通信溝通移動用戶與固定點用戶之間或移動用戶之間的通信方式。下面是小編為大家精心整理的關于移動通信論文總結范文，歡迎閱讀！

　　移動通信論文總結

　　通信衛星整星系統驗證測試通常在大型緊縮場進行，利用緊縮場超大靜區測試能力以及上下行收發雙向無線測試能力，可以實現整星系統級端-端(end-end)的驗證測試[1-3]。但是移動通信衛星的大型網狀天線口徑達Φ15m，即使是固面反射面天線，Φ15m也遠超出了大型緊縮場Φ8m的測試靜區，而且網狀天線只能在地面上水平零重力展開，因此整星系統級測試只能在整星狀態下，測試含有效載荷變頻系統的大型通信天線饋源陣一次輻射方向圖。即使這樣，移動通信衛星整星特殊結構尺寸，以及通信天線饋源陣寬角覆蓋方向圖的測試需求，也超出了緊縮場轉臺的承載能力及轉臺轉角測試能力，無法在緊縮場進行測試�？紤]到饋源陣為螺旋天線的平面陣列結構特點，提出了移動衛星整星近場測試的方案，因為平面近場更適合于平面陣列天線的測試，而且在平面近場，無需旋轉待測衛星及待測天線，只要平面近場掃描范圍滿足饋源陣列測試要求[4]即可順利進行測試。但是對于整星狀態下，含有效載荷變頻系統的平面饋源陣的平面近場測試尚屬首次，測試難度很大，本文詳細敘述了平面近場整星系統測試的基本方法，并結合本次測試中遇到的問題，敘述了解決整星變頻系統測試問題的具體方法。

　　1大型平面近場與緊縮場整星測試的比較

　　緊縮場的整星測試是在整星狀態下測試系統最終的等效全向輻射功率(EquivalentIsotropicRadiatedPower，EIRP)、功率與噪聲溫度比(Gain/Temperature，G/T)、飽和通量密度(SaturationPowerFluxDensity，SPFD)、系統幅頻特性、群時延、系統無源互調(PassiveInter-Modulation，PIM)電平等指標，通常在上下行天線的輻射最大值方向進行測試，在整星狀態下驗證最大指向方向的正確性，以及最大指向方向的性能指標，也會選取典型城市位置進行上述性能指標測試，而系統最終的輻射方向圖覆蓋特性是套用電性星天線方向圖測試結果，即在整星狀態下不再進行輻射方向圖的測試。如前文所述，移動通信衛星由于其特殊的設計特點，無法實現電性星狀態下的通信天線的方向圖測試，即使僅考慮饋源陣帶整星的狀態，移動通信衛星也超出了緊縮場轉臺的承載能力及轉臺轉角測試能力，無法在緊縮場進行測試，況且通信天線饋源陣與轉發器變頻系統是一體的，轉發器變頻系統性能與天線性能是無法分割的，而且系統對天線最終覆蓋特性的影響也需要整星系統級驗證測試的內容，考慮到移動通信天線饋源陣的螺旋天線平面陣列結構特點，采用平面近場測試非常適合，因此，如何實現整星變頻系統條件下通信天線饋源陣方向圖測試，成為平面近場系統測試的難點和關鍵。平面近場測試無需旋轉待測衛星及待測天線，同時利用平面近場掃頻、波控(多波束)測試能力，實現整星狀態下的掃頻多波束測試，從而大幅提升測試效率，節省同一測試狀態的多次重復測試時間，也是平面近場測試的核心技術及優勢所在。但是在平面近場只能進行天線輻射方向圖和整星系統EIRP[5-6]指標的測試，較緊縮場對整星系統全面的性能指標測試，平面近場測試有很大局限性。

　　2大型平面近場整星狀態下饋源陣方向圖測試的方法選擇

　　2.1整星系統狀態下驗證測試的基本思路

　　如前所述，移動通信衛星通信天線采用十幾米的大型網狀天線，現有的大型平面近場掃描架掃描測試范圍僅L×H(20m×8m)，無法實現對如此大口徑通信天線的測試，但是可通過整星帶通信天線饋源陣的平面近場掃描測試，將測試結果導入GRASP反射面仿真計算軟件中，即可得到整星帶大型通信天線的最終方向圖覆蓋性能。由于饋源陣與整星系統的不可分割特點，待測整星系統為變頻系統，而近場測試系統為非變頻系統，如何使用非變頻測試系統進行整星變頻系統的測試，即測試方法的選擇也是非常重要的環節，下面逐一分析幾種可選擇的測試方法。

　　2.2引入相參測試通道的測試方法

　　引入標準喇叭做測試參考通道，變非相參測試為相參測試，但是由于衛星系統是變頻系統，上、下行頻率不同，近場測試系統還需要做相應的改變，有2種方法可實現合理的近場掃描測試。1)考慮到近場測試系統的接收機是工作在45MHz的中頻，通過設置測試通道、參考通道分別工作在不同頻段，可實現掃頻近場測試，設置測試系統測試通道信號源工作頻段，與待測衛星系統上行頻段一致，設置測試系統參考通道LO信號源工作頻段，與待測衛星系統下行頻段一致，可實現近場快速掃頻測試。由于商用測試軟件不支持信號源和LO信號源的不同頻段差異化設置，需采用自編程方式實現該種近場測試。2)通過近場測試系統中的多波束控制接口，將波控晶體管-晶體管邏輯電平(Transistor-TransistorLogic，TTL)觸發信號通過一個外接控制器(另一臺計算機)轉變為信號源的頻率切換TTL觸發，使信號源按照預先配置的頻率列表進行頻率切換。這種情況下，測試系統中的信號源處于虛置狀態，只起到程控IEEE-488總線控制作用，不參與實際測試，需另加一臺信號源，按照上行工作頻率預先配置好一組頻率列表，當接到控制器發出的TTL觸發信號時，切換測試頻率到所需的測試頻點。測試系統的信號源和LO信號源按照整星下行或上行頻段工作頻率依此在近場測試軟件中設置測試頻率列表即可。3)將外加的上行信號源更換多載波信號源，使整星上行數個頻點同時工作，下行對應的多個波束將同時發射出來，此時可實現多波束同時工作狀態下的方向圖測試，該測試狀態也是整星的一個重要的測試狀態，以驗證測試多載波同時工作狀態下的輻射性能，可進行系統C/I0性能的有效評估。上述測試方法存在的主要問題是所引入的相參標準喇叭的架設位置問題，既要保證測試系統有比較好的測試參考電平，又要不影響近場掃描測試過程，還得使標準喇叭對探頭掃描測試的干擾降低到最低限度，要準備專門的標準喇叭架設支架，使得位置的選取方便，且高度可以方便地調整。而實際測試過程中，很難實現良好的位置和高度架設，另外采用相參測試，衛星系統中可能對饋源陣輻射性能影響的部分，會與測試通道一起抵消掉，因此，如果采用上述測試方法，需比較A測試通道測試結果與A/R測試通道/參考通道結果，以正確評估衛星系統對饋源陣輻射性能的影響程度。本次測試中，雖然進行了許多嘗試，最終未能尋找到標準喇叭天線架設的最佳位置，參考通道的信號質量始終未能滿足相參測試需求，最終未使用該相參測試的方法進行測試。

　　2.3在近場測試系統加入變頻器的變頻測試方法

　　在標準的近場測試系統中加入變頻器，測試原理框圖見圖1、圖2。使對衛星變頻系統的測試轉化為同頻測試，但是加入的變頻器含有一個本振源，該本振源的相位隨時間漂移是信號源固有的特性，在通常的天線測試系統中，均采用一個共用的LO信號源為測試通道和參考通道提供LO信號，接收機接收中頻信號進行測試，通過測試通道/參考通道的方式消除LO本振相位漂移的影響，即采用共本振技術消除源相位的漂移。為了使源相位的漂移最小，提出了使用高穩時基信號源的方案，首先進行單一頻點、單個波束的饋源陣方向圖測試。為了降低新增變頻器系統對衛星系統的諧雜波影響以及衛星系統對測試系統的諧雜波影響，上行及下行通路均加入了專用濾波器。在系統穩定性測試過程中，發現該非相參的.測試方法，源相位漂移的影響仍然很大，測試系統A/R測試結果在早上、中午、晚上的相位漂移量分別為20~30(°/h)、10~15(°/h)、5~6(°/h)，這種狀態下的近場測試是完全不能滿足測試要求的，也說明使用高穩時不變信號源的方法，不能解決源相位漂移問題。為解決該狀態下的近場測試問題，采用了近場測試系統的溫度補償功能，近場掃描測試過程中，按照指定的時間間隔測試指定參考點位置的幅度、相位，擬合出整個掃描過程相位的變化直線，再按照擬合直線，逐點修正測試各個點的相位值，獲得了良好的測試結果，需要說明的是，衛星天線通常為圓極化，圓極化天線通常需進行H和V極化的2次測試，2次測試之間間隔時間內的極化變化，還需人工予以校正。通過系統穩定性測試的數據，可以看出，源相位的漂移量是與工作時間相關的，源工作時間越長，源相位的穩定性越高，因此，將變頻器的外加LO本振源始終保持開機狀態，則測試系統的測試穩定性將會進一步提高，測試精確度也會更高。但是源相位穩定性問題始終存在，因此溫度補償的方法需始終使用。在成功完成單一頻點、單個波束的饋源陣方向圖測試后，進行掃頻多波束的饋源陣方向圖測試。信號源為原近場測試系統的頻率捷變信號源，同樣使用近場測試系統的溫度補償功能，也可獲得理想的測試結果。通過導入整星狀態下含有效載荷變頻系統的饋源陣一次輻射方向圖至GRASP反射面仿真軟件，將通信天線最終二次覆蓋方向圖與仿真設計結果做比較，獲得一致的二次覆蓋方向圖，充分驗證了整星系統工作性能，也得到了設計師隊伍的高度認可。

　　3測試過程中關鍵技術難題及解決方法

　　3.1饋源陣一次方向圖測試結果導入

　　GRASP軟件計算結果二次方向圖不聚焦問題近場測試的饋源陣一次方向圖，按照GRASP軟件要求的格式導出后，使用GRASP軟件計算經十幾米反射面反射后的二次覆蓋方向圖，發現不聚焦問題，采取了以下幾種方法進行嘗試：1)將近場測試的饋源陣近場掃描測試結果，倒推變換至天線口徑位置的口徑場，比較口徑場測試結果與饋源陣本身口徑場測試結果，口徑場的一致性比較好，于是將口徑場數據按照GRASP軟件說明書要求的口徑場格式導出，使用GRASP軟件計算經十幾米反射面反射后的二次覆蓋方向圖，但是發現仍不聚焦，后經過與GRASP軟件廠家的溝通，確定GRASP軟件還不具備口徑場數據接口。2)將近場測試的饋源陣近場掃描測試結果，倒推變換至天線口徑位置的口徑場，由口徑場再次計算饋源陣一次遠場輻射方向圖，發現計算結果與近場掃描測試結果快速傅里葉變換(FastFourierTransform，FFT)后的饋源陣一次遠場輻射方向圖不同，導出后經GRASP軟件后的二次方向圖仍不聚焦，后經過分析排查及與近場測試設備廠家的溝通，確定為軟件處理問題，應該是近場倒推口徑場過程多了一次探頭修正[7]造成的錯誤。3)將近場測試的饋源陣一次遠場輻射方向圖與饋源陣一次遠場輻射方向圖理論值比較，最終發現近場數據處理軟件導出的72個切面的相位比理論值均多出一個極化角的相位值，這是各個切面方向圖自帶入的相位，去除該極化角度量后，測試結果與理論結果基本一致，再導出后經GRASP軟件計算后的二次方向圖聚焦。最終該問題得到圓滿解決。

　　3.2衛星接收狀態返向鏈路測試中出現干擾現象的問題

　　衛星發射狀態的前向鏈路測試，由于饋源陣發射功率大，近場測試信噪比高，測試相對比較順利，但是在轉入衛星接收狀態返向鏈路測試時，發現近場掃描測試的結果，在X向的中間位置附近，Y向掃描測試的結果是線性變化的，但是偏離X向的中間區域后的左右兩邊大片區域，測試電平突然變得很高，且沒有變化，即Y向掃描測試的結果顯示一片紅色，且無起伏變化，見圖3。經過仔細分析認為，在X向中間位置附近應該正好對應近場測試系統中信號源放置的位置，為了提高近場測試系統的測試動態范圍，近場系統的信號源放置在掃描架運行下方的2條導軌之間，由于信號源的輻射發射泄漏，當掃描架沿X運行向運行到信號源所在位置時，正好遮擋住信號源的輻射發射泄漏，所以Y向掃描測試的結果是線性變化的，而當掃描架運行偏離信號源所在位置時，信號源的輻射發射泄漏出來，由于衛星返向鏈路接收靈敏度極高，在上行-80dBm足以將系統推至飽和，因此信號源的輻射發射泄漏盡管非常低，但是仍被具有極高靈敏度的衛星系統接收到，并直接將衛星系統推至高電平響應區域，完全覆蓋掉了由測試系統探頭發射的信號，造成上述測試干擾現象。根據對干擾現象的分析結果，將近場場地內的信號源、LO本振信號源均搬回到暗室小門附近，重新連接測試系統，并加入濾波器，調整衛星系統增益以得到最佳的信噪比狀態，設置近場測試系統的接收機中頻帶寬至10Hz，使得接收信號電平穩定度大幅提高，然后進行-30dB電平位置的近場測試系統接收電平穩定度測試，相位穩定度小于1°，重新進行返向鏈路的測試，測試結果正常，高靈敏度返向鏈路的測試干擾問題得到很好的解決。

　　3.3饋源陣一次方向圖測試結果導入

　　GRASP軟件計算結果聚焦但錯開半個波束位置的問題將近場測試的饋源陣一次遠場輻射方向圖與饋源陣一次遠場輻射方向圖理論值的二維投影圖進行比較，發現有旋轉角度的偏差，光學瞄準給出的衛星星體旋轉角度為33°，而方向二維投影圖比較結果約為37°，經過光學瞄準數據的再分析，發現實際星體旋轉角度為39.3°，經統一數據再處理后，二次方向圖錯開半個波束位置的問題得到解決。

　　3.4二次方向圖副瓣偏差大的問題

　　將近場測試的饋源陣一次遠場輻射方向圖與饋源陣一次遠場輻射方向圖理論值的相位中心位置進行比較，發現有240mm的偏差，經過光學瞄準數據的再分析，發現饋源陣距離探頭位置的瞄準有誤，基準點位置偏差造成問題，修正后重新導出近場測試的饋源陣一次遠場輻射方向圖，二次方向圖副瓣的吻合率也達到相當高的量級，至此，測試問題均得到圓滿解決，測試結果滿足總體測試精確度要求。

　　4結論

　　移動通信衛星整星變頻系統測試問題通過一段時間的測試和問題排查，最終得到滿意的驗證測試結果，也使得衛星整星系統級的驗證測試能力得到了提高，為今后更加復雜的整星系統級測試奠定了基礎。總結整個平面近場移動通信衛星測試過程，有以下方面的問題需要特別注意；1)近場測試中，光學瞄準工作是非常重要的，光學瞄準不僅是確定待測饋源陣與掃描面的平行關系，還需確定衛星和饋源陣與掃描面之間的相對旋轉角度關系，并確定饋源陣到掃描面的距離，即使是對單天線的測試，天線與掃描面之間的位置及轉角關系也許不會影響遠場方向圖的形狀，但會影響天線相位中心位置的計算結果，對于整星系統測試，測試的饋源陣一次方向圖，還要導入GRASP軟件計算二次方向，那么光學瞄準數據的正確與否將直接影響二次方向圖結果；2)近場測試軟件中，遠場相位方向圖通常不是特別關注的方面，即使查看相位方向圖，也是看切面方向圖，一般不會有問題，但是如果查看立體相位方向圖，多數軟件未將每個切面所攜帶的極化旋轉角度信息去除，立體相位方向圖會出現問題，尤其對于整星饋源陣測試結果，還要導入GRASP軟件計算二次方向圖，相位方向圖信息是非常重要的；3)對于移動通信衛星的整星系統測試，反向上行鏈路靈敏度非常高，近場測試系統，如信號源等射頻儀器設備，-80dBm以上微弱的射頻泄露，都會造成對衛星系統的干擾，因此進行整星系統測試，需重新調整近場測試儀器設備的位置，遠離整星系統，并使用吸波墻進行遮擋隔離，以保證整星系統的正常工作和測試；4)對于變頻系統的測試，為非常規的近場測試，沒有一個有效的參考相參通道用于抵消LO信號隨時間變化引入的相位漂移，需使用有效的相位監測手段，并進行有效的補償校正，本次測試充分應用了系統自身的溫度補償校正能力，也得到了很好的補償校正測試結果；5)對于測試問題的故障分析與定位，將測試結果與理論值相比較的方法，通常都是非常有效的故障診斷手段和方法，在本次測試中，這種方法在對近場測試問題的解決方面發揮了重要作用。

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