专利名称：一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法
技术领域：
本发明涉及一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法，尤其涉及一种导航卫星有效载荷热真空试验测试电缆校准数据修正方法，属于测量技术领域。
背景技术：
导航卫星有效载荷包括天线、多路转发器、时频子系统、RNSS等多个子系统。对于应用于北斗一号的多路转发器和北斗二号的RNSS载荷，电性能测试需要给卫星提供上行信号并接收卫星的下行发播信号。卫星有效载荷的接收功率和发射功率电平、卫星接收和发射信号的通道时延是导航卫星非常重要的指标和参数。为了保证卫星的安全并准确的测量卫星的性能，需要对卫星有效载荷各通道的入口接收功率、发射信号功率、各通道的时延参数进行准确的测量。因此在所有的测试之前，对连接卫星每根测试电缆，都要根据其工作 频率进行插入损耗和时延的标校，在对测试结果进行处理时将测试电缆带来的插入损耗和时延修正掉，就可以得到卫星各入口真实的功率及通道时延。在常温下进行测试时，通过校准能够直接得到测试电缆的插入损耗和时延。但在卫星做热真空试验的真空环境下，热试验真空罐内的测试电缆长度约15米，罐内环境温度从罐壁附近的_150°C至卫星附近的+40°C，温度场分布不均匀且会随着卫星热试验工况的变化而变化。测试电缆的插损和时延会随着环境温度的变化而变化。这样在常压下对测试电缆的校准无法反映在热真空下的真实插损与时延值，这些变化会引起测试数据的偏差。为了真实准确地测试卫星的性能，必须清楚测试时各测试电缆的插入损耗与时延，从而对测试数据进行有效的修正，真实反映卫星在热真空条件下的性能。由于在热试验过程中，测试电缆已经与卫星各接口稳固连接，无法再对其插入损耗和时延进行标校，需要通过其它方法来获得热真空试验过程中测试电缆的插入损耗和时延值。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法，该方法原理简单，易于实现，提高了卫星各入口功率及通道时延的测试精度。本发明的技术解决方案是一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法，步骤如下(I)首先选取与测试电缆规格、参数以及长度均相同的两根电缆作为校准电缆，在常温常压下对测试电缆和校准电缆进行校准，得到测试电缆和校准电缆在相应工作频率下的插入损耗和传输时延；(2)将校准电缆按照与测试电缆相同走向进行安装，在真空罐内，两根校准电缆的一端从真空罐壁的法兰盘引出，另一端在卫星测试端口处利用直通口相连形成回路，在真空罐外，两根校准电缆连接到矢量网络分析仪上；(3)开始进行热真空试验，利用矢量网络分析仪实时测量在测试电缆工作频率下两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量，将两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量相加后除以2得到单根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量；(4)利用单根校准电缆插入损耗和传输时延的变化量对测试电缆的校准数据进行修正，得到测试电缆在热试验环境下真实的校准数据。本发明与现有技术相比的优点在于本发明针对卫星热试验的测试电缆在热真空罐内低温环境下，其插入损耗和时延相对常压下的校准结果会发生变化，通过选用与测试电缆相同规格、参数以及长度的电缆作为校准电缆，热试验过程时，在各工况下实时测量校准电缆在各测试电缆工作频率下的插入损耗和绝对试验的变化，模拟测试电缆在热试验不同工作环境下的插入损耗和信号传输时延的变化量，以此对测试电缆在常压下的校准数据进行修正，可以得到热试验过程中测试电缆真实的插入损耗和时延数据，最大限度的反映真实数据，利用修正后的校准数据参与热试验有效载荷的测试结果计算，可以得到导航卫星有效载荷在热试验过程中真实的测试结果，该方法的实现原理简单，提高了卫星各入口功率及通道时延的测试精度。该方法可应用于其它分系统和其它型号卫星转发器或者电子 设备的输入输出电缆校准数据修正，应用具有广泛性。
图I为本发明系统中测试电缆校准数据修正方法原理图；图2为本发明系统中校准电缆连接示意图。
具体实施例方式如图I所示，本发明的修正方法包括测试电缆和校准电缆的校准步骤、校准电缆的安装步骤、校准电缆插入损耗和输出时延的动态测量步骤以及测试电缆校准数据的修正步骤。(I)首先选取与测试电缆规格、参数以及长度均相同的两根电缆作为校准电缆，在常温常压下对测试电缆和校准电缆进行校准，得到测试电缆和校准电缆在相应工作频率下的插入损耗和传输时延；测试电缆连接到卫星上之前，要先根据每根测试电缆的工作频率对其插入损耗和信号传输时延参数进行测量。此时在原有测试电缆的基础上增加两根校准电缆，校准电缆与测试电缆规格、参数以及长度都要相同，这样保证在不同的温度环境下，校准电缆和测试电缆的插入损耗和传输时延变化一致。在导航卫星热真空试验之前首先在常温常压下进行测试电缆和校准电缆的校准，获得测试电缆和校准电缆在相应工作频率下的插入损耗和时延数据。(2)将校准电缆按照与测试电缆相同走向进行安装，在真空罐内，两根校准电缆的一端从真空罐壁的法兰盘引出，另一端在卫星测试端口处利用直通口相连形成回路，在真空罐外，两根校准电缆连接到矢量网络分析仪上；校准后将测试电缆连接到卫星相应的测试端口，将测试电缆要连接到卫星有效载荷的各测试端口，随卫星一同进入热试验真空罐内。测试电缆分为热试验真空罐内部分和罐外部分，二者通过热试验真空罐的法兰盘相连接。罐内部分测试电缆连接卫星有效载荷的测试端口和真空罐壁的法兰盘，在热试验期间处于热真空环境下。罐外部分测试电缆连接测试设备和真空罐壁的法兰盘，热试验期间在罐外处于常温常压工作环境。罐内测试电缆根据卫星摆放位置和法兰盘的位置确定自身的摆放方式和走向，所有的测试电缆均从法兰盘引出，从法兰盘到卫星附近的布局走向一致，到卫星附件再连接到各自相应端口。测试电缆连接完成后，根据测试电缆的走向安放校准电缆，校准电缆的型号、规格、长度与测试电缆相同，布局走向与测试电缆相同。校准电缆两根，分别从真空罐壁的法兰盘引出，到卫星测试端口附近通过直通口相连，形成回路。校准电缆的罐外部分通过罐外的校准电缆连接到矢量网络分析仪上，可以对其在各个工作频点下的插入损耗和时延参数进行实时测量。(3)开始进行热真空试验，利用矢量网络分析仪实时测量在测试电缆工作频率下两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量，将两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量相加后除以2得到单根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量；由于校准电缆和测试电缆的规格、长度和罐内走向布局一致，可以通过校准电缆在热真空环境下的插入损耗和传输时延的变化来模拟测试电缆在热真空环境下的插入损耗和时延变化。
(4)利用单根校准电缆插入损耗和传输时延的变化量对测试电缆的校准数据进行修正，得到测试电缆在热试验环境下真实的校准数据。通过获得校准电缆在热真空环境下的插入损耗和传输时延的变化数据对之前测试电缆的校准数据进行修正，可以得到测试电缆在热试验环境下真实的校准数据。利用真实的校准数据对卫星的测试数据进行修正，就可以得到真实的卫星测试数据。下面以一个具体的例子对本发明进行进一步说明以LCl入站转发器的输入输出特性测试和RNSS载荷发射通道绝对时延测试为例进一步说明本发明系统的工作过程。校准电缆的连接测试电缆和校准电缆分为罐内部分和罐外部分，二者通过热真空罐的法兰盘连接。罐外部分电缆始终工作在常温常压下，其性能参数保持不变。罐内电缆在校准测试和热真空环境下插入损耗和传输时延变化较大，需要进行修正。卫星在热真空试验期间，热真空罐内的温度从罐壁附近的_150°C至卫星附近的+40°C，变化巨大分布不均且会随着卫星工作状态变化。测试电缆只能在常温常压下进行校准，在热试验期间已经连接到卫星相关测试端口上，其插入损耗和时延相对于常温校准时的变化量只能通过对校准电缆在常温常压和热真空环境下的变化量来模拟。因此校准电缆必须选择和测试电缆相同型号、规格、长度的电缆。在校准电缆的布局上，保持和测试电缆一致。由于测试电缆从法兰盘直接连接到卫星入口，因此需要使用两根校准电缆按与测试电缆相同的罐内走向摆放。两根校准电缆在卫星测试端口附件通过直通的射频连接器相连，从而形成信号回路。测试电缆的校准数据修正量的获得在本发明中，测试电缆的校准数据修正量通过对校准电缆在不同的热真空工作环境下相应工作频率的插入损耗和时延的实时测量获得。在热真空试验开始前对测试电缆进行插入损耗和时延的校准。对在工作频率fl下的插损记为C_Lfl，信号传输时延对应为C_Dfl。校准完成后将测试电缆连接到卫星相应测试端口。
卫星在热试验真空罐内连接好测试电缆和校准电缆后，对校准电缆在常温常压下相应工作频率的插入损耗和时延进行测试，对在工作频率Π下的插损记为J_Lfl，信号传输时延对应为J_Dfl。卫星在热试验过程中要经历四个高低温循环。在每个高温和低温工况下，对校准电缆在相应工作频率的插入损耗和时延均进行测试并记录测试结果。如循环I高温的测试结果记为J_Lfl_m和J_Dfl_H1，循环I低温的测试结果记为J_Lfl_u和J_Dfl_u。其它工作频点在高温和低温工况下的插入损耗和时延可记为J_Lf2_H1和J_Df2_H1、J_Lf2_u和J_Df2_u等。通过计算可以得到热真空试验当前工况下，校准电缆的插入损耗和时延相对常温常压下的变化量。如高温变化量AJ-Lh = J_Lfl_J_Lfl_m、Δ J_Dh = J_Dfl-J_Dfl-Hi ;低温变化量Δ J_Ll = J_Lfl_J_Lfl_u、Δ J_Dl = J_Dfl_J_Dfl_u ；由于测试电缆和校准电缆的规格、型号、长度以及在真空罐内的布局走向一致，可以认为校准电缆的插入损耗和试验参数在不同热真空环境下的变化量与测试电缆在相应环境下的变化量相同。可以用于对测试电缆校准数据的修正计算。测试电缆的插入损耗和时延的变化量Λ C_Lh和Λ C_Dh、Δ C_Ll和Λ C_Dl在不同环境下的变化量为Λ C_LH = Δ J_Lh、AC_Dh = Λ J_Dh、AC_Ll = Λ J_Ll、Δ C_Dl = Λ J_DL。表I导航卫星有效载荷热试验中需要校准的频率
权利要求
1.一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法，其特征在于步骤如下 (1)首先选取与测试电缆规格、参数以及长度均相同的两根电缆作为校准电缆，在常温常压下对测试电缆和校准电缆进行校准，得到测试电缆和校准电缆在相应工作频率下的插入损耗和传输时延； (2)将校准电缆按照与测试电缆相同走向进行安装，在真空罐内，两根校准电缆的一端从真空罐壁的法兰盘引出，另一端在卫星测试端口处利用直通口相连形成回路，在真空罐夕卜，两根校准电缆连接到矢量网络分析仪上； (3)开始进行热真空试验，利用矢量网络分析仪实时测量在测试电缆工作频率下两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量，将两根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量相加后除以2得到单根校准电缆的插入损耗和传输时延变化量； (4)利用单根校准电缆插入损耗和传输时延的变化量对测试电缆的校准数据进行修正，得到测试电缆在热试验环境下真实的校准数据。
全文摘要
本发明公开了一种热真空试验测试电缆校准数据修正方法，本发明针对卫星热试验的测试电缆在热真空罐内低温环境下，其插入损耗和时延相对常压下的校准结果会发生变化，通过选用与测试电缆相同规格、参数以及长度的电缆作为校准电缆，对热真空环境下校准电缆的插入损耗和时延变化量进行测量，以此对测试电缆在常压下的校准数据进行修正，测量得到卫星在热真空试验时不同工作环境下的插入损耗和时延的真实值，最大限度的反映真实数据，该方法的实现原理简单，提高了卫星各入口功率及通道时延的测试精度。该方法可应用于其它分系统和其它型号卫星转发器或者电子设备的输入输出电缆校准数据修正，应用具有广泛性。
文档编号G01R35/00GK102879757SQ201210414008
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者刘庆军, 崔小准, 董海青, 王璐 申请人:北京空间飞行器总体设计部