中继器设计和验证工具的制作方法

专利名称：中继器设计和验证工具的制作方法
技术领域：
本公开主要涉及通信系统并且，更具体地，涉及设计和验证中继器配置的系统和方法。
背景技术：
在通信系统中，中继器如卫星可以接收地球站(ES)的信号并转发该信号以便由另一个地球站接收。最初，信号从地球站以一定量的信号功率传输。在信号经由上行链路 (U/L)从地球站到中继器的初始传输过程中，并且由于中继器处理该信号，再将其经由下行链路(D/L)转发至接收地球站，所以消耗了一部分信号功率。此外，可以通过中继器包括的一个或多个放大器给信号添加功率。理想地，信号以足够的功率被接收地面站接收，以便信号具有期望的信号质量。另外，一般期望最小化中继器耗费的功率量，比如经由下行链路传输之前，放大信号功率所耗费的功率。同样地，一般期望最小化中继器处理信号过程中发生在信号功率中的损耗。在中继器系统的设计和开发中，开发人员可整合多种不同的中继器部件，这些部件包括而不限于滤波器、多路器、放大器和其他部件。由于中继器处理信号，所以影响信号功率的增益和损耗，每种部件都具有与之相关联的损耗和增益。另外，具有相同配置并由相同制造商制造的部件可能具有不同的性能特性，如不同的增益、损耗和噪声值。在这方面，由于中继器部件单个增益或损耗的累积效应，具有同等部件同等配置的中继器系统可能展现不同的性能特性。中继器部件的累积效应可以引起某些中继器达不到建立的操作规范，并要求对该物理模型部件进行代价高昂和耗时的替换，随后还有中继器的重新测试。该方案在反复处理中重复进行，直至中继器包括的部件允许中继器在规范内操作。可见，本领域存在的需要是用于设计和开发中继器系统的系统和方法，该系统和方法应允许分析具有多种不同部件的中继器性能，而无需测试该中继器的物理模型。

发明内容
本公开物讨论并缓解了上述与中继器系统设计和开发相关联的需求，在其实施例中，提供了评估中继器通路的方法，包括识别发射地球站与接收地球站的参数以及识别部件性能参数的步骤，部件性能参数包括中继器通路中至少一个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个。该方法可进一步包括根据发射与接收地球站参数以及至少一个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数，预测中继器通路的中继器性能。该方法可额外地包括传递部件性能参数、发射和接收地球站的参数以及预测的中继器性能，所述的部件性能参数包括中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个。该方法可进一步包括调节部件性能参数的增益、损耗和噪声系数中的至少一个以将预测中继器性能控制在期望的中继器性能的预定范围内。在另一个实施例中，公开的是确定弯管式中继器通路性能的方法，包括提供具有
4输入端和输出端的中继器通路物理模型的步骤以及预测步骤，该预测步骤根据发射地球站、接收地球站的参数，以及多个中继器部件中至少一个部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数，预测中继器通路的中继器性能。该方法可以包括计算在相应的输入端和输出端并对应于预测的中继器性能的中继器输入功率水平和中继器输出功率水平。可以在输入端施加合成的测试RF信号。该测试RF信号可以具有基本等效于计算的中继器输入功率水平的幅值。该方法可以进一步包括使用耦合至输出端的下行链路功率计， 测量响应于施加测试RF信号的中继器功率输出水平。该方法可以额外地包括基于测量的中继器输出功率水平与计算的中继器输出功率水平之间的差来确定实际中继器性能。在进一步的实施例中，公开的是评估在轨航天器弯管式中继器通路的方法。该方法可以包括识别发射与接收地球站的参数以及中继器通路中包括的中继器部件的部件性能参数的步骤。该方法可以进一步包括接收在轨航天器的遥测数据，该遥测数据包括实际中继器性能，并识别与实际中继器性能关联的实际上行链路等效各向同性辐射功率(EIRP) 以及实际上行链路的大气损耗。可以将估计上行链路EIRP和估计上行链路大气损耗调节至基本等效于实际上行链路EIRP和实际上行链路大气损耗。该方法可以包括根据中继器部件性能参数、发射与接收地球站的性能参数、调节的估计上行链路EIRP和调节的估计上行链路大气损耗，预测中继器性能。该方法也可以包括计算预测中继器性能和实际中继器性能之间的差，然后调节中继器部件的部件性能参数，直至预测中继器性能和实际中继器性能之间的差在预定范围内。同样公开的是中继器通路评估系统，该系统可以包括系统管理器、性能计算器和图形用户界面。系统管理器适于捕获一个或多个发射地球站和接收地球站的多个离散参数，以及一个或多个中继器部件性能参数，该中继器部件性能参数包括中继器通路中一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个。性能计算器可与系统管理器通信，并被配置成根据发射和接收地球站的参数以及一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个，计算中继器通路的预测中继器性能。图形用户界面可以显示一个或多个发射和接收地球站的实时预测离散性能参数以及一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个。该图形用户界面可以使发射和接收地球站的多个离散参数以及增益、损耗和噪声系数中的至少一个的中继器部件性能参数中的至少一个参数能够重新配置，以便使预测中继器性能能够在期望中继器性能的预定范围内。已讨论的特征、功能和优点可在本公开的多种实施例中独立获得，或可以合并在其他实施例中，可以参考下列描述和下面的附图了解其进一步详情。


参考附图，本公开的上述特征和其他特征将变得更加明显，其中相似符号始终指代相似部分，并且其中图1是中继器航天器与上行链路和下行链路覆盖区域的示意性说明；图2是可以整合进航天器的中继器通路实施例的示意性说明；图3是用于输入中继器通路部件参数的系统管理器实施例的图示；图4是用于评估中继器通路的图形用户界面实施例的图示；图5是可以包括在评估中继器通路的方法学中的一个或多个操作实施例的图示；
图6是可以包括在确定中继器通路物理模型性能的方法学中的一个或多个操作实施例的图示；图7是可以包括在评估在轨中继器性能的方法学中的一个或多个操作实施例的图示；和图8是中继器通路评估系统实施例的方框图，该中继器通路评估系统用于实现预测中继器通路的中继器性能的方法学的一个或多个操作。
具体实施例方式现参考附图，其中所示是为了说明本公开的优选多种实施例，图1中所示是航天器34沿上行链路路径18和下行链路路径22传输上行链路信号20和下行链路信号M，并定义在地球14的一部分上的下行链路覆盖区域16的示意性说明。航天器34可以包括中继器 36，该中继器36定义中继器通路38，中继器通路38可以配置为弯管式中继器36 (bent-pipe repeater)。可以将中继器通路38配置为接收来自一个或多个发射地球站沈的射频(RF) 信号并将该RF信号重发射至一个或多个接收地球站30。可以使用此处公开的评估系统100(图3)设计、开发和评估中继器通路38。评估系统100可以包括系统管理器102，其类似于图3中所示的系统管理器并且可以链接到类似于图4中所示的图形用户界面200(⑶I)。有利地，评估系统100提供装置(means)，其中可以调节构成中继器通路38(图1)的中继器部件46(图幻的离散的值或性能参数，以评估对中继器通路38(图1)的所预测的中继器性能208(图4)的影响。此外，可以调节图1 中示出的发射和接收地球站26、30的参数，以评估对中继器通路38的所预测的中继器性能 208(图4)的影响。例如，所预测的中继器性能208的指示器之一可以包括中继器36(图 1)的发射天线在朝向接收地球站30的下行链路中发射RF信号时发射的功率水平。中继器发射天线发射的功率可以定义为有效各向同性辐射功率(EIRP)并可以代表由中继器发射天线沿下行链路方向发射的信号的强度或幅值。在实施例中，此处公开的评估系统100(图3)和方法可以有助于中继器通路 38(图1)性能的预测，用于与期望的中继器通路性能进行对比。如图2中示出的，中继器通路38可以由中继器部件46组成，中继器部件46各自具有离散的部件性能参数110(图 3-4)。可以识别或获得中继器部件46 (图2、的部件性能参数110(例如增益116、损耗112、 噪声系数118和噪声温度114(图3))并可以将其输入图3的系统管理器102。在识别给定中继器通路38配置的中继器部件46的部件性能参数110并将其加载到系统管理器102 (图 3)之后，可以预测中继器36的性能并经由图形用户界面200(图4)传送或显示。可以使用图4中的图形用户界面200调节部件性能参数110，直至所预测的中继器通路38的中继器性能208(图4)落入期望的中继器通路性能的预定范围内。例如，中继器通路38可以具有中继器接收天线44(图1)，用于接收由发射地球站天线观(图1)沿上行链路通路18(图1)发射的上行链路信号20(图1)。中继器接收天线44可以具有中继器接收天线参数120(图幻，该中继器接收天线参数120包括增益参数，该增益参数代表在中继器接收天线44接收上行链路信号20时中继器接收天线44向上行链路信号20提供的放大倍数。简要参考图4，图形用户界面200提供了一种装置，用于调节中继器部件46的增益116 (图幻和/或其他部件性能参数110 (图幻，以评估对中继器通路38的所预测的下行链路有效各向同性辐射功率(EIRP)304(图4)和/或所预测的增益-噪声温度比(“G/ T”) 290 (图4)和其他通路性能参数的影响，如下面更详细描述的。在天线的增益-噪声温度比(“G/T”)中，“G”代表天线的增益，而“T”代表天线的系统噪声温度。此外，评估系统100(图幻和方法提供了如下一种装置，其验证由中继器部件构成的中继器通路38(图1)的物理模型的操作特性，这些中继器部件可以具有相同的部件性能参数110，这些部件性能参数110在使用评估系统100设计和开发中继器通路38的过程中定义。此外，此处公开的评估系统100和方法可以提供如下一种装置，其分析携带中继器通路38的在轨卫星的性能，该中继器通路38使用评估系统100设计、开发和地面测试。应注意，此处公开的评估系统100和方法不局限于卫星中继器通信系统10(图1)的中继器通路 38的设计、开发和评估(即，测试)，而是可以应用于任何RF通信系统而无限制，包括任何海上的、陆地的、空中的或基于空间的通信系统或上述系统的任何组合。参考图2，显示的是中继器通路38的非限制性实施例，评估系统100(图幻可以为该中继器通路38计算预测的中继器性能。图2中所示的中继器通路38包括输入端40，中继器接收天线44(图4)可以与其耦合。如图2所示，输入测试耦合器(TC) 48和输出测试耦合器68可以位于中继器通路38相应的输入端40和输出端42，以有助于测试和验证中继器通路38的物理模型。例如，如下文更详细描述的，在将中继器36 (图1)投入使用前的地面测试过程中，可以将测试设备耦合到中继器通路38的输入端40和输出端42，并在输入端 40 (图4)向中继器通路38施加合成的测试RF信号沈0 (图4)，从而在输出端42 (图4)测量信号强度。仍然参考图2，中继器通路38可以包括一个或多个中继器部件46，用于处理中继器接收天线44 (图4)接收的上行链路信号20 (图1)。例如，如图2所示，测试耦合器48可以耦合到发阻滤波器“TRF”)，发阻滤波器讨可以包括在中继器通路38中，用于抑制由中继器发射天线(未示出)发射的并且可能不期望地干扰中继器36 (图1)操作的信号。 TRF M可以通过波导50或其他合适的信号导管耦合到输入测试耦合器48。中继器通路38 也可以包括低噪声放大器56( “LNA”)，用于放大中继器接收天线44接收的信号。LNA 56 也可以通过波导50或其他合适的器件通信耦合至TRF 54。由于LNA 56的位置接近中继器通路38的输入端40，所以LNA 56优选以对信号输入最小噪声的方式放大信号。如图2所示，中继器通路38可以进一步包括下行链路转换器58( “DC”)，用于在中继器发射天线发射信号之前将信号频率从上行链路频率136 (例如，11000GHz,图3_4)转换成下行链路频率138(例如，12000GHz,图3_4)。中继器通路38中可以包括输入多路复用器60( “IMUX”)，以便将信号带宽140(图3-4)分隔成不同的信道，之后由一个或多个放大器(例如高功率放大器64( “ΗΡΑ”)(图3-4))放大每个信道。图2图示说明额外的中继器部件46，其包括但不局限于动态链路分配(“DLA”)装置62，该装置也可以包括在IMUX 60和行波管64( “TWT”)放大器之间。在实施例中，尽管可以考虑其他HPA配置，但是HPA(图3-4)可以包括一个或多个TWT 46放大器。TWT 46放大器可以通信耦合到输出多路复用器66( “0MUX”)，用于在传递到中继器发射天线前，重新组合下行链路频率138(图3-4)的频道。如前所指，中继器通路38(图幻在输出端42处可以包括输出测试耦合器68，用于在中继器36(图1)投入使用前测试中继器通路38。应注意，上述中继器通路38的实施例是可以使用此处公开的评估系统100和方法设计、开发和评估的、相对广泛的多种中继器通路38配置中的一个示例。参考图3，示出的是系统管理器102的实施例，其被配置为接收构成中继器通路38 的中继器部件46的参数。系统管理器102可以被配置为有助于(例如由评估系统100(图 3)的用户)输入部件性能参数110。识别部件性能参数110并将其载入系统管理器102可以有助于中继器通路38性能的设计、评估和/或验证，如下所描述。此外，图3中的系统管理器102可以有助于输入发射地球站沈(图1)和接收地球站30 (图1)的参数2 (图4)。 如前所指，可以被输入或接收进系统管理器102的中继器部件46的部件性能参数110的非限制性示例可以包括中继器通路38给定系统配置158中的一个或多个部件46的增益116、 损耗112、噪声系数118和噪声温度114，并且可以同样地包括发射地球站沈和接收地球站 30 的参数 228,230ο参考图3，系统管理器102可以有助于输入中继器通路38中每级108处的每个部件46的各自损耗112。级108可以定义为中继器部件46在中继器通路38中的位置。图3 图示说明被标识为“损耗2”的级108，其中列出了部件46，并且与给定的中继器部件46相关联。例如，在标识为“损耗2”的级108处，中继器部件46可以包括TRF M和多种连接器、开关以及可以与TRF M相关联的其他多种元件。可以从例如制造商处获得每个中继器部件46的各自损耗112，并且可以由例如评估系统100的用户将其输入系统管理器102。例如，级108可以包括标识为“损耗2”的级，并且其列表指示发阻滤波器M具有0. 15dB的损耗 112。尽管图3中没有列出，但是输入系统管理器102的损耗112、增益116和噪声系数 118可以用dB或任何其他合适的单位来表示。系统管理器102中也可以包括在级108处与给定中继器部件46相关联的总损耗112。例如，对于标识为“损耗2”的级108，总损耗 112被指示为0. 56，以dB表示。此外，噪声温度114可以与每个中继器部件46相关联，并且也可以被识别和输入到图3所示的系统管理器102中。噪声温度114代表与给定损耗量相关联的温度。噪声温度114的升高通常与部件损耗升高有关。例如，图3图示说明与标识为“损耗2”的级108的0. 56的损耗相关联的四0. 00 (K)的噪声温度。噪声温度114从 290. OOK的升高可以导致损耗升高超过针对标识为“损耗2”的级所指示的0. 56dB损耗。图3图示说明上面针对图2中继器通路38所描述的、标识为LNA56( S卩，低噪声放大器)的中继器部件46。在图3的系统管理器102中，可以为LNA 56和额外的中继器部件 46输入增益116和相关的噪声系数118。例如，可以为LNA56将39. 50dB的增益和1. 50dB 的噪声系数输入到系统管理器102中。额外的硬件可以与LNA 56相关联，并且其可以具有对中继器通路38的级108处的总损耗产生贡献的损耗。例如，标识为“损耗3”的级108可以包括具有0. 50dB损耗的“同轴衰减器”(Coax Pad)和具有0. 40dB损耗的描述性命名的微波“T开关”。T开关可以具有大致“T”形状并可以包括三个端口，该三个端口包括两个输入端口和一个输出端口，并且能够选择两个输入信号中的一个通过输出端口。如针对每个级108所指示的、与损耗关联的噪声温度114那样，可以将与LNA 56 相关联的硬件损耗112输入系统管理器102。可以计算每个级108的总损耗。例如，标识为 “损耗3”的级108被指示具有7. 84dB的总损耗。以这种相同的方式，针对中继器通路38的给定配置，可以为部件参数47识别所有的部件性能参数110，如损耗112、噪声温度114、增益116和噪声系数118，并且将其接收进系统管理器102。仍然参考图3，中继器接收天线44(图4)的参数也可以输入系统管理器102。例如，中继器接收天线噪声温度122可以以开氏温标单位或任何其他合适的单位输入系统管理器102。天线噪声温度122可以与来自地球14(图1)和来自太空的噪声相关联，并且可以是中继器接收天线44接收的上行链路信号20 (图1)频率的函数。此外，天线噪声温度 122可以影响中继器接收天线44的增益。系统管理器102可以有助于输入参数，例如噪声温度122、增益IM和与中继器接收天线44相关联的杂项损耗126。这种杂项损耗1 可以包括由于中继器接收天线44的制造缺陷而引起的损耗。图3进一步图示说明适于接收除了增益116、损耗112和噪声114、118之外的额外中继器参数的系统管理器102配置。例如，HPA放大器等级128的值可以输入系统管理器102，并可以代表HPA64饱和前的最大功率水平。下行链路的中继器发射天线增益130也可以如其他参数一样输入。系统管理器102可以包括发射和/或接收地球站沈、30(图1) 的位置列表，这些位置可以使用位置选择器132(图4)来选择。接收地球站30位置的选择会影响所预测的中继器性能208(图4)，例如与接收地球站30位置相关联的预测下行链路 EIRP 304，如参考图4进一步详细描述的。可以接收进图3中所示的系统管理器102的额外地球站参数包括上行链路信号频率136、下行链路信号频率138、信号带宽140和信号数据率142。与发射地球站天线观(图 4)相关联的参数(例如所估计的上行链路EIRP 146和范围148或在轨航天器34 (图4)与发射地球站沈(图4)的距离)可以被输入图3的系统管理器102。此外，发射地球站沈的噪声性能可以以发射地球站26的增益-噪声温度比(“G/T”)的形式输入。也可以识别所估计的上行链路和下行链路大气损耗154、156并将其接收进系统管理器102。所估计的上行链路和下行链路大气损耗154、156在图3中示为具有空值(即， 0.00)，其可以代表由于纯净空气和/或缺乏降水而没有大气损耗。然而，可以为估计的上行链路和下行链路大气损耗154、156输入非零值，以考虑上行链路和下行链路信号20、 M(图1)在穿越地球大气时的衰减。现参考图4，示出的是评估系统100(图3)的图形用户界面200。图形用户界面 200可以包括中继器部件部分222，中继器部件部分222可以含有与图3系统管理器102中所示的相同的中继器部件46。图形用户界面200可以包括图例部分206 (legend section), 图例部分206可以包括在图形用户界面200上显示的数据类型之间进行区分的装置。例如，图例部分206可以包括标记，用于在载入图形用户界面200的参数数据和从系统管理器 102 (图幻中提取的参数数据之间进行区分，并且图例部分206也可以包括计算的中继器性能208数据。为了本公开的目的，图4将标记图示说明为不同的交叉引线图案，其对应于出现在图形用户界面200中的不同类型值。然而，任何合适的机制(如颜色)均可以用于区分图形用户界面200中出现的不同类型数据。在这方面，图例部分206可以识别输入数据210、 计算数据212、计算RF水平214和过驱动/饱和216，上述数据中的每一个均对应于不同的识别机制，例如标记、颜色或其他识别机制。也可以包括退出按钮220以退出评估系统 100(图 3)。在图4的图示中，输入数据210与输入到图3所示的系统管理器102中的参数相
9关，输入数据210可以通过选择标识为“加载预算”的中继器配置加载按钮204载入图形用户界面200。计算数据212可以通过评估系统100 (图3)计算，以便基于输入图3系统管理器102中的、部件以及发射和接收地球站沈、30的性能参数110来定义中继器通路38的预测中继器性能208。作为计算数据212的示例，图4中所示的预测中继器性能208数据可以包括中继器通路38的每级108处的中继器功率水平2 和/或噪声水平226，如上面针对图3所描述的和图4中图形用户界面200的中继器部件部分222中所示的。预测中继器性能208也可以包括中继器通路38的EIRP和G/T以及中继器性能的其他值。图4也图示说明系统配置158(图幻选择器选项，其包括中继器配置文件菜单 202，用于选择中继器配置104(图幻以载入图形用户界面200。每个中继器配置104文件可以在图3系统管理器102中定义，并且代表之前载入系统管理器102并定义中继器配置 104的一组部件性能参数110。如上所指，中继器配置104文件代表中继器通路38配置中的给定的中继器部件46 (图幻，并进一步包括发射地球站沈参数和接收地球站30参数。 在选择加载预算按钮204之后，输入图3系统管理器102的中继器部件46的参数以及发射和接收地球站26、30(图4)的参数存入(populate)图4的图形用户界面。例如，在图形用户界面200的中继器部件部分222中，在图形用户界面中标识为“地球/太空亮度T(ant) K”的166. 00的参数值对应于图3系统管理器102中接收的值。如图4图形用户界面200中所见，识别为输入数据210的每个参数均可以包括参数调节器221，以有助于相对于最初存入图形用户界面200的值通过升高或降低参数值来调节参数值。图4将每个参数调节器221示为包括用于调节参数值的向上/向下箭头。然而，可以使用任何合适的机制，包括下拉菜单、滚动条或任何其他装置，以便调节参数。参考图4中所示的EIRP部分四2，显示的是由在图例部分206中所示的交叉引线图案在图4中识别的中继器36(图1)的预测中继器性能208参数。根据接收进图3系统管理器102的参数计算⑶I 200EIRP部分四2中所示的预测中继器性能208参数。例如， 下行链路通路损耗294的参数、下行链路大气损耗156的参数、信号带宽140的参数和信号数据率142的参数都是从图3系统管理器中定义的给定中继器通路38中载入⑶I 200的参数。评估系统100(图幻可以预测和/或计算预测中继器性能208参数，例如中继器通路38的预测下行链路EIRP 304，如图形用户界面200(图4)EIRP部分四2中所示。可以计算的其他预测中继器性能208参数包括转换因子302，其指示转换到中继器通路38的 EIRP 304的HPA输出功率64(图3)和中继器损耗112(图3)的量。同样，图形用户界面 200的EIRP部分292可以计算接收地球站处的载波噪声比(“C/N”)四6，其代表接收到的载波或信号功率(以“C”代表)与接收到的噪声功率(以“N”代表)的比率。此外，EIRP 部分292可以计算并列出额外的中继器性能参数，包括载波噪声密度比率(“C/N。”098， 其中载波或信号功率以“C”代表，并且噪声谱密度以“N。”代表。EIRP部分292也可以列出能量噪声密度比(“mVN。”)300，能量噪声密度比300代表每信息位能量("Eb")与噪声谱密度(“N。”)的比率，并且可以提供中继器36(图1)在轨性能的指示。图4也说明图形用户界面200的G/T部分276，其代表地球站天线增益与系统噪声温度的比率。图4的G/T部分276图示说明10. 83dBK的G/T值，该值基于输入系统管理器102的参数计算得出。G/T部分276也可以包括中继器噪声系数278的计算值、系统温度观0，282的计算值、中继器温度观4，286的计算值和转换因子观8的计算值。中继器噪声系数278(即，“Rptr NF")代表中继器的噪声性能，并且中继器温度观4( BP,"Trptr") 代表与中继器噪声系数278相同的但以dBK表示的参数。系统温度观0 (即，“Tsys”)是输入中继器36(图1)的噪声的度量值，并且系统温度观2(即，“Tsys”)是以dBK表示的同一参数。转换因子288是代表天线损耗和构成中继器36总体G/T的其他损耗的比例的品质系数。图4进一步图示说明地面站部分232，其包括系统管理器102(图幻接收的并且加载到图4图形用户界面200的发射与接收地球站参数228、230。如图4中所见，地面站部分 232可以包括估计上行链路EIRP146、范围、上行链路信号频率136、下行链路信号频率138、 地球站G/T比150、估计上行链路大气损耗巧4和地球站下行链路天线增益152。如地面站部分232中所见，这些值可以是用户输入到图13的系统管理器102，并且可以包括在上行链路路径损耗236、上行链路载波噪声密度比(“C/N。”)238以及接收的下行链路功率240的性能参数的计算或预测中。地面站部分232可以有助于用户选择性升高或降低地球站参数144以评估对中继器性能影响的能力。例如，图4图形用户界面200中的地面站部分232可以包括一个或多个饱和度选择234按钮，其中估计上行链路EIRP 146的值(通常由发射地球站沈的操作人员估计)可以由用户操纵以作为评估中继器36(图1)响应的装置。例如，选择饱和度选择 234按钮之一可以有助于将估计上行链路EIRP升高5dB，以确定该升高是否导致了中继器通路38(S卩，航天器34(图1))的饱和，中继器通路38的饱和对中继器36的物理模型具有潜在危害性。同样地，选择饱和度选择234按钮之一可以有助于将估计上行链路EIRP 146 降低10dB，以评估对中继器性能的影响。图4中也说明了测试设备设置部分250，其中中继器通路38的物理模型在投入使用前可以经地面测试和验证。如下列更详细的描述，测试设备设置部分250可以包括一个或多个代表中继器通路38的预测中继器性能的计算参数。例如，图4设备设置部分250中指示的值为-68. 76dBm的计算中继器功率输入258对应于中继器部件部分222中显示的中继器36输入端40处的中继器输入功率水平。中继器功率输入258可以对应于测试RF信号沈0，该测试RF信号260可以在地面测试期间由合成器251提供给中继器36 (图1)。测试RF信号260可以具有考虑了中继器通路38的验证期间计算测试设备损耗的幅值。同样地，计算中继器功率输出水平270在图4中识别为测试设备设置部分250中的航天器输出 245( "S/C输出”)，并且示为具有48. 50dBm的值，该值对应于中继器通路在输出端42的累积功率水平224(例如，图4中的50. 79dBm)减去输出端42的累积噪声系数226(例如，图 4 中的 2. 29dB)。图4中所示的测试设备设置部分250可以有助于测试工程师验证中继器通路38 的物理模型。在这方面，用户(例如测试工程师)可以调节测试设备设置部分250中的值， 之后向中继器通路38施加合成RF信号，以模拟中继器通路被配置为经由中继器接收天线 44接收的信号。例如，在图4中所示的测试设备设置部分250中，用户可以调节测试设备和中继器36(图1)之间的连接中的损耗，如图4中指示的电缆损耗254。在这方面，测试设备设置部分250可以允许用户调节中继器36的物理模型和上行链路功率计264之间的连接中的损耗以及调节至下行链路功率计272的耦合器损耗沈6。
用户也可以调节合成器(可以是不链接到评估系统100的分离装置)与测试设备之间的耦合254中的损耗，并且耦合254中的损耗可以在测试设备设置部分250中被识别为由(“STE损耗”)2 指示的特殊测试设备损耗，并代表特殊测试设备(“STE”)中的损耗。此外，用户可以通过操纵图4中所示的用于最大输出252的参数调节器221调节合成器的最大输出252。合成器的最大输出252可以通过视觉(例如改变颜色)装置警告用户， 该视觉装置对应于窗口“过驱动/饱和” 218中图例部分标注的颜色或标记。然而，可以通过任何其他合适的装置警告用户合成器的最大输出252，包括指示合成器的功率251输出达到最大值的听觉(例如，蜂鸣声等)装置。也可以包括以对应于计算的中继器功率输入 258(即，图4中的-68. 76dBm)的功率水平产生测试RF信号260所需要的合成器功率251的指示器。仍然参考图4的测试设备设置部分250，可以包括计算的上行链路电缆损耗(“UL Cal ”)沈8，其指示从上行链路功率计264至测试设备的连接中的计算的损耗。同样地，用户可以输入下行链路功率计272和测试设备之间的连接中的下行链路损耗274。关于可以施加到中继器通路38 (图4)的测试RF信号沈0 (图4)的功率水平，测试设备设置部分250(图4)可以有助于用户输入过驱动限制沈2 (图4)。过驱动限制262 可以包括警告用户对中继器36输入了可能损伤中继器部件46(图幻的过量功率的装置。 例如，当接近用户设定值时，过驱动限制262可以改变颜色或提供其他合适的装置，通过这些装置，可以通知用户提供至中继器36(图1)的功率水平。在以上由用户输入图3系统管理器102中并且载入图4⑶I 200中的每一个参数中，可以通过操纵针对每个参数在图4中所示并且以上描述的参数调节器221机构来调节参数110、228、230的值。参数调节器221 机构有助于调节参数并提供一种确定参数的变化对中继器通路38的预测中继器性能208 的影响的装置。图形用户界面200可以包括饱和度部分242 (图4)以提供一种测量或监测提供至中继器通路38的功率水平的装置。例如，可以包括高功率放大器输出功率(“ΗΡΑ输出功率(瓦特))Μ4(图4)以提供一种测量或监测图4图形用户界面200的中继器部件46部分中所示的TWT 64高功率放大器的输出功率的装置。计算的HPA输出功率对4(图4)与计算的中继器输入功率水平对6(图4)(即，-68. 76dBm)以及中继器部件46部分中的可调HPA放大器等级128 (图幻相关联。饱和度部分242可以进一步包括计算的相对饱和度 248(图4)的值以指示相对于TWT 64饱和点的施加到中继器通路38的输入功率水平。如图4示例中所见，图4中显示的计算相对饱和248具有0. 00的值，其指示 HPA(即TffT 64)是饱和的并要求减小(backoff)施加到中继器36(图1)的输入功率。优选地，计算相对饱和248指示近似-1. 0的值，该值指示输入功率升高近似IdBm将导致HPA 饱和，并通常指示中继器36正以接近最大效率运行。然而，如下列更详细描述的，可以使用图形用户界面200 (图4)调节部件性能参数110 (图幻，使得中继器输入功率水平产生不超过0. OdBff并不低于大约-5. OdBff的相对饱和度，并且更优选，在大约0. OdBff和-2. OdBff之间的相对饱和度。参考图5，现将描述评估系统100的操作。图5图示说明评估中继器通路38 (图 4)方法学的实施例。该方法学可以包括图5中所示的一个或多个操作，其可以有助于中继器通路38 (如弯管式中继器通路38，类似于图2-4中所示的)的设计和评估。在实施例中， 方法学的步骤500可以包括提供构成中继器通路38的中继器部件46。如图2-4中所示的，中继器通路38可以包括输入端40和输出端42。中继器部件46可以包括中继器通路38输入端40处的测试耦合器48和输出端42处的测试耦合器68，以有助于中继器通路38物理模型的评估。此外，中继器通路38可以包括中继器接收天线44(图4)，中继器接收天线44可以耦合到中继器通路38的输入端40，并可以接收发射地球站天线观(图4)发射的上行链路信号20(图1)。中继器通路38可以进一步包括如下中继器部件46 (图幻，包括但不局限于低噪声放大器56、频率转换器58、输入多路复用器60和输出多路复用器66、信道控制单元和高功率放大器(HPA)(如行波管64 (TffT)放大器)以及关联的波导50、电缆52和连接器、开关与其他各种硬件。每一种中继器部件46可以具有一组给定的操作特性，其可以由制造商出版或宣传。例如，中继器部件46可以由给定的损耗112和关联的噪声温度 114(图3)识别。同样地，中继器部件46例如放大器可以由给定的增益116和关联的噪声系数118(图3)识别。尽管对于给定的部件配置，制造商会宣传相同的规格和操作参数，例如增益116、 损耗112(图幻和噪声系数118，但是组装和材料的不同会导致相同部件的性能不同。在这方面，此处公开的评估系统100提供一种评估中继器部件46性能的不同及其对中继器通路38总体性能的影响的装置。此外，评估系统100提供如下一种装置，其在中继器36 (图 1)的设计和开发过程中调节部件性能参数110，以调查中继器通路配置对不同操作条件和噪声环境的响应。图5方法学的步骤502可以包括识别和/或接收发射地球站沈(图4)的参数 228(图4)。例如，这类参数可以包括发射地球站天线28的估计上行链路EIRP 146，如图形用户界面200中地面站部分232所示的。发射地球站沈的额外参数2 可以包括范围148 或发射地球站沈和在轨卫星中继器36之间的距离、上行链路信号频率136与下行链路信号频率138、地球站G/T比150、估计上行链路大气损耗154以及地球站下行链路天线增益 152(可以包括其以用于预测和/或计算上行链路通路损耗236和接收到的下行链路功率 240)(图4)。如上所指，地球站的参数可以由用户输入图3中所示的系统管理器102中。图5方法学的步骤504可以包括识别和/或接收中继器通路38的中继器部件46 的部件性能参数110(图幻。例如，这类部件性能参数110可以包括部件46的增益116、损耗112、噪声系数118和噪声温度114。图3说明系统管理器102中部件的用户输入。如上所指，用于给定中继器配置104的一组中继器部件46可以由中继器配置104文件名识别。 例如，图3说明具有文件名“Ku带印度”的系统配置158，该文件名指示输入图3系统管理器102的中继器部件46的配置可以与提供覆盖至少一部分印度大陆的通信卫星相关联。以这种方式，系统管理器102提供一种用于定义和储存多种中继器配置104文件的装置，这些文件可以调用并载入图4图形用户界面200并且之后被调节以确定参数值的改变对中继器通路38预测中继器性能208的影响。图5的步骤506可以包括以针对发射地球站沈所描述的相似方式识别和/或接收接收地球站30(图4)的参数。一旦获得，可以由例如用户将这类参数输入图3中所示的系统管理器102。接收地球站30参数的示例包括下行链路频率138和下行链路天线增益 152，其可以由用户输入(如图3系统管理器102所示的)，并在图4的以地面站232命名的部分中示出。
图5方法学的步骤508可以包括通过以下步骤预测和/或计算中继器通路38 (图 4)的预测中继器性能208(图4)首先选择输入系统管理器102(图3)并可以保存以便随后调用的中继器配置104文件(图幻。在图4的图形用户界面200中，加载预算按钮204 的选择有助于用户选择一个保存的中继器配置104文件。加载预算按钮204可以包括用于选择由图3系统管理器102定义的中继器配置104(图幻的任何合适的装置。例如，图4可以包括下拉菜单，用于从加载预算按钮204中选择中继器配置104文件。可以选择图4中的中继器配置加载按钮204，使输入图3的系统管理器102中的参数存入图4的图形用户界步骤510可以包括在图形用户界面200上传递或显示下列参数发射地球站参数 228与接收地球站参数MO (图4)和/或中继器通路38(图4)的预测中继器性能208参数，例如中继器通路38的预测下行链路EIRP 304 (图4)和/或预测G/T四0 (图4)。在这方面，在将用户定义的参数加载进图形用户界面200之后，可以确定计算数据212和计算 RF水平214，并将其在图形用户界面200中显示。如上所指，计算数据212和计算RF水平 214为所选中继器配置104(图幻提供中继器通路38的预测中继器性能208的指示。图5的步骤512可以包括使用图形用户界面200(图4)将中继器通路38中的高功率放大器(例如，TWT 64)的功率输出调节至低于最大额定功率，以防止高功率放大器的饱和。在这方面，可以操纵HPA放大器等级128(图4)的参数调节器221(图4)以升高或降低TWT64 (即，高功率放大器-ΗΡΑ)的最大功率输出，这将改变HPA可能变为饱和的功率水平。通过升高施加到HPA的最大功率，可以改变中继器通路38的预测中继器性能208(图 4)。例如，期望向接收地球站30提供50BW下行链路EIRP。尽管对部件性能参数110进行调节，但是存入图形用户界面200(图4)的部件性能参数110(图幻可以将下行链路EIRP 限制到低于45dBW。然而，可以通过调节中继器部件部分222(图4)中的HPA放大器等级 128(图幻升高HPA的最大功率输出。在升高HPA放大器等级1 之后重新计算预测中继器性能208参数会使下行链路EIRP升高至50dBW。图5中步骤514进一步包括使用图形用户界面200来调节至少一个部件性能参数 110(图幻值。例如，可以操纵参数调节器221(图4)来使一个或多个部件性能参数46的增益116、损耗112、噪声系数118和/或噪声温度114(图3)中的任何一个的升高，从而确定对中继器性能的影响。在实施例中，可以操纵部件性能参数110，使得预测中继器性能 208(图4)落在期望的中继器性能预定范围内。例如，图3针对中继器接收天线噪声温度 122示出部件参数值为166. 00K，其在图形用户界面200中识别为“地球/太空亮度T (ant) K”并输入图3的系统管理器102。可以操纵接收器天线噪声温度122(图4)的参数调节器 221，通过激活窗口一侧的向上/向下箭头或通过其他合适的参数调节器221装置来升高或降低166. OOK的值。在调节参数之后，评估系统100(图幻可以实时重新计算中继器通路38的预测中继器性能208(图4)，预测中继器性能208可以经由图形用户界面200(图4)观察或者传递。例如，接收器天线噪声温度122(图幻的改变可以导致预测下行链路EIRP 304(图4) 的降低，这可以反映在图形用户界面200的EIRP部分四2 (图4)。同样地，可以响应于接收器天线噪声温度122的调节，在G/T部分276中更新中继器通路38的预测下行链路G/T 290。
在另一个实例中，可以使用HPA放大器等级1 (图4)的参数调节器221调节TWT 64放大器的功率输出水平。可以通过操纵参数调节器221调节LNA 56的增益，以获得期望的中继器性能而同时保持TWT 64(BP,ΗΡΑ)低于最大额定功率。此外，可以操纵参数调节器 221以最大化中继器36的预测下行链路EIRP 304(图4)和/或预测G/T290 (图4)的方式来最小化LNA 56的噪声系数118。在这方面，评估系统100可以被配置为使得存入图形用户界面200的任何部件性能参数110和/或发射与接收地球站参数228、230的任何调节均可以导致预测中继器性能208(例如，下行链路EIRP 304、G/T 290)的改变。可以管理和调节这些参数，直至预测下行链路EIRP 304和/或预测下行链路G/T290落在期望的EIRP和期望的G/T的相应预定范围内。每一次在图形用户界面200上显示和/或重新计算参数， 都将该参数保存为文件以便调用或稍后使用。参考图6，示出的是方法学的实施例，该方法学包括一个或多个操作，用于对中继器通路(例如航天器34(图1)的弯管式中继器)的物理模型进行地面测试。中继器通路 38 (图4)可以包括中继器部件46 (图3)，该中继器部件46相似于使用图3和4所示的评估系统在图5的方法学中预测中继器性能所针对的那些中继器部件。图6的方法学可以包括步骤600，其提供具有输入端40和输出端42的中继器通路38(图4)的物理模型。如图 4中所示，中继器通路38可以包括输入端40和输出端42处的测试耦合器，以有助于在地面测试过程中验证中继器通路38的物理模型。图6方法学的步骤602可以包括使用⑶I 200以上面在图5中所示的方法学中所描述的相似方式预测和/或计算预测中继器性能，例如预测下行链路EIRP和预测G/T。如上所指，预测中继器性能基于图4中所示的部件性能参数46和发射地球站沈及接收地球站30的参数。图6方法学的步骤604可以包括分别在中继器通路38 (图4)的输入端40和输出端42处预测和/或计算中继器输入功率水平246 (图4)和中继器输出功率水平245 (图4)。 如上所指，图4说明测试设备设置部分250，其中中继器通路38的物理模型在投入使用前可以进行地面测试和验证。如上所指，⑶I 200的测试设备设置部分250可以包括对应于中继器通路38的预测中继器性能的计算参数，例如图4设备设置部分250中指示为-68. 76dBm 的计算中继器功率输出258。在设备设置部分250中指示的-68. 76daii值对应于中继器 36 (图1)输入端40处的中继器输入功率水平M6，如⑶I 200(图4)的中继器部件部分 222所示的。图6方法学可以包括调节⑶I 200测试设备设置部分250(图4)中的变量以考虑测试设备与中继器36物理模型连接中的损耗。例如，用户(例如测试工程师)可以调节测试设备设置部分250以考虑上行链路功率计沈4(图4)和中继器通路38(图4)物理模型之间连接中的损耗。同样地，测试工程师可以针对中继器通路38物理模型和下行链路功率计272(图4)之间的耦合器损耗沈6 (图4)调节⑶I 200。测试工程师也可以调节独立提供的合成器和测试设备之间耦合254(图4)中的损耗，如测试设备设置部分250中被指示器“STE损耗”所识别。此外，可以通过操纵图4中所示的最大输出252的参数调节器221 调节测试信号合成器的最大输出252。图6方法学的步骤606可以包括将合成的测试RF信号260 (图4)施加于中继器通路38 (图4)的输入端40。如上所指，测试RF信号260优选具有基本等效于或代表计算中继器输入功率水平M6的幅值。在这方面，测试工程师可以将上行链路功率计耦合到中继器通路38物理模型的输入端40，以监测测试RF信号沈0向输入端40的施加。测试工程师可以调节测试RF信号沈0，以保持测试RF信号260的幅值基本等效于计算中继器输入功率水平M6。方法学的步骤608可以包括响应于测试RF信号沈0向输入端40施加，使用下行链路功率计272测量中继器通路38输出端42 (图幻的中继器功率输出水平。如上所述， 与构成中继器通路38 (图4)的各种部件110相关联的增益116和损耗112(图幻放大和衰减测试RF信号沈0。图6方法学的步骤610包括基于输出端42 (图3)处的测量中继器输出功率水平 M5 (图4)和计算中继器输出功率水平245之间的差来确定中继器通路38 (图4)物理模型的实际中继器性能。测量或实际中继器输出功率水平245可以通过下行链路功率计测量并与计算中继器输出功率水平M5比较。计算中继器输出功率水平245可以在图4测试设备设置部分250中识别为上述定义的航天器输出(“S/C输出”)，并指示为具有48.50daii的值，该值对应于中继器通路的累积功率水平224(例如，图4中的50. 79dBm)减去中继器通路的累积噪声系数226 (例如，图4中的2. 29dB)。如果输出端42(图3)处的测量中继器输出功率水平和计算中继器输出功率水平 245(图4)之间的差落在预定容限或范围之外，该方法可以可选地包括通过顺序调节部件性能参数110(图3)，直至测量中继器输出功率水平落于计算中继器输出功率水平M5的预定范围内，以此来识别导致偏离容限条件的中继器部件46(图3)。例如，测试工程师可以操纵GUI 200(图4)的中继器部件部分222中的每一个部件性能参数110的参数调节器 221 (图4)，以调节部件性能参数46的增益116、损耗112、噪声系数118和/或噪声温度 114(图3)，从而分析对测量中继器输出功率水平的影响。参考图7，在进一步的实施例中，说明的是评估已投入使用的中继器36(图1)的性能的方法学的一个或多个操作。在非限制性实施例中，可以应用该方法学对在轨中继器航天器34(图1)的弯管式中继器通路38进行监测或故障探测。图7的方法可以包括步骤700，其以上面在图5方法学中所描述的相似方式识别以下参数和/或将其载入图4GUI 200 发射地球站沈的参数、接收地球站30的参数和构成中继器通路38的中继器部件46 的参数。部件性能参数110(图3)可以包括如图4GUI 200中继器部件部分222中所示的中继器部件46的增益116、损耗112、噪声系数118和/或噪声温度114。仍然参考图7，该方法学可以包括步骤702，其从载有中继器36 (图1)的在轨航天器34(图1)接收遥测数据25(图4)。该遥测数据25可以包括中继器通路38 (图4)的实际中继器性能数据。步骤704可以包括识别和/或接收发射地球站沈(图4)的实际或当前上行链路EIRP和实际上行链路大气损耗。上行链路路径18(图1)中的实际或当前测量的上行链路EIRP和当前测量的大气损耗可以从发射地球站沈的操作人员处大约在评估在轨中继器36时获得。步骤706可以包括使用⑶I 200(图4)的参数调节器221调节估计上行链路EIRP 146和估计上行链路大气损耗巧4 (图4)，使得估计上行链路EIRP 146和估计上行链路大气损耗154(图4)基本等效于当前或实际上行链路EIRP和实际上行链路大气损耗，当前或实际上行链路EIRP和实际上行链路大气损耗由发射地球站沈(图1)的操作人员大约在评估在轨中继器36时提供。如图4中所见，地面站部分232可以包括估计上行链路EIRP 146， 其可以由用户调节，如估计上行链路大气损耗巧4 一样。步骤708可以包括基于调节的估计上行链路EIRP和估计上行链路大气损耗来计算在轨中继器通路的预测中继器性能。例如，GUI 200(图4)可以基于调节的估计上行链路EIRP和估计上行链路大气损耗，在图形用户界面200的EIRP部分四2 (图4)中显示预测下行链路EIRP。同样地，⑶I可以在图4中所示的图形用户界面200的G/T部分中显示中继器通路的预测G/T 2900该方法学的步骤710可以包括计算预测中继器性能和包括遥测数据25(图4)的实际中继器性能之间的差。例如，在中继器通路38 (图4)开发过程中估计的下行链路EIRP 146和在轨中继器通路38的实际下行链路EIRP之间的差可以提供在用中继器36(图1)的性能的指示。参考图8，公开的方法学的上述步骤或这些步骤的任何组合，可以全部或部分地以计算机实现的处理来实现，例如在中继器通路评估系统800或其他合适的计算机系统上实现。中继器通路评估系统800可以执行可计算可读的程序指令824。可以将可计算可读的程序指令拟4提供给或载入中继器通路评估系统800，以便实现一个或多个上述操作或步骤。在非限制性实例中，中继器通路评估系统800和/或可计算可读程序指令拟4可以有助于中继器通路38 (图4)(例如通信系统10 (图4)的弯管式中继器通路)的评估。虽然在中继器36航天器34 (图1)的背景下针对在发射地球站沈与接收地球30 (图1)之间接收和发射RF信号(图1)进行了描述，此处公开的评估系统102(图3-4)可以实现为用于评估整合至任何通信系统中的中继器36(图1)，通信系统包括而不限于任何海上的、陆地的、空中的或基于太空的通信系统或其任何组合。图8的方框图说明有利实施例中的中继器通路评估系统800，该有利实施例可以使用评估系统102 (图3-4)预测具有一组给定中继器部件46 (图幻的中继器36 (图4)的中继器性能，如上详细描述的。在图8所示的实施例中，中继器通路评估系统800可以包括数据通信通路802 (例如，数据链)，从而通信耦合一个或多个部件以有助于这些部件之间数据的传递。通信通路802可以包括一个或多个数据总线或有助于中继器通路评估系统 800的部件和装置之间数据传递的任何其他合适的通信通路。在非限制性实施例中，中继器通路评估系统800的部件可以包括下列装置中的一个或多个处理器804、存储装置806、易失性储存装置808、通信装置812、输入/输出装置 810、显示装置814、系统管理器826、性能计算器828和图形用户界面830。系统管理器826 可以接收发射地球站沈(图4)与接收地球站30(图4)的参数和中继器通路38(图4)的中继器部件46 (图幻的部件性能参数110 (图幻。性能计算器8 可以基于部件性能参数 110和发射地球站沈与接收地球站30(图4)的参数计算中继器通路的预测中继器性能。系统管理器拟6可以适于捕获一个或多个发射地球站沈和接收地球站30的多个离散参数以及部件性能参数110，该部件性能参数110包括中继器通路中的一个或多个中继器部件的增益、损耗、噪声系数和噪声温度中的至少一个。在这方面，系统管理器拟6可以接收部件性能参数110(图3-4)，该部件性能参数110可以由用户使用输入/输出装置 810输入系统管理器826，如图3中所示。输入/输出装置810也可以有助于用户通过外围装置(例如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏和任何其他合适的用于向系统管理器拟6输入数据的装置)来输入发射地球站沈(图4)和接收地球站30 (图4)的参数以及中继器部件46 (图
3)的部件性能参数110。部件性能参数110(图3-4)包括但不局限于可以输入系统管理器拟6的增益116、损耗112、噪声系数118和/或噪声温度114。此外，与各种硬件(例如导波器50、电缆52(图幻连接器、开关以及与中继器通路38(图4)中每个中继器部件46相关联的其他各种硬件)相关联的参数均可以输入系统管理器826，并且可以通过系统管理器拟6计算中继器通路38中每级108的总损耗(图3)，如上面所描述并且在图3中所示的。如上所指，发射地球站沈和接收地球站30(图4)的参数可以输入图3中所示的系统管理器826。例如，上行链路信号频率136、下行链路信号频率138、信号带宽140、信号数据率142、估计上行链路EIRP146和在轨中继器航天器34的范围148可以输入系统管理器826。除了图3中所示的和如上所述的上行链路大气损耗巧4和下行链路大气损耗156 以外，系统管理器拟6也可以接收表述为如上所述的G/T比的噪声性能。对于使用此处公开的评估系统评估的基于地面的中继器系统，输入系统管理器826的范围参数可以包括发射地球站沈至基于地面的中继器站的距离。可以通过例如选择识别为图4 “加载预算”的中继器配置加载按钮204，将图形用户界面830加载有部件性能参数110 (图3-4)和发射地球站沈与接收地球站30 (图4)的参数。图形用户界面830可以包括系统配置158(图4)选择器选项，其包括用于从多个中继器配置104文件(图幻中进行选择的中继器配置文件菜单202(图4)。每个文件代表之前加载到系统管理器826的并且定义给定的中继器配置104的一组部件性能参数110。图形用户界面830可以传递和/或显示加载的部件性能参数110，部件性能参数110可以包括中继器部件46的增益16、损耗12、噪声系数118和/或噪声温度114(图3_4)。上述地球站参数可以同样地在上述图形用户界面830上显示。性能计算器拟8可以在选择中继器配置104文件(图幻之后，根据最初载入图形用户界面830的参数计算中继器通路38的预测中继器性能208(图4)。在这方面，图形用户界面830可以显示代表中继器通路38的预测中继器性能208 (图4)的计算数据212 (图
4)和计算RF水平214。例如，图形用户界面830可以在选择中继器配置104文件之后，根据最初载入图形用户界面830的参数，显示中继器通路38的预测下行链路EIRP 304(图4) 和/或预测G/T 290 (图4)。图形用户界面830可以使得能够重配置发射与接收地球站的参数和/或中继器部件46的增益116、损耗112、噪声系数11、和噪声温度114中至少一个的中继器部件性能参数110，以便使预测中继器性能能够在期望的中继器性能的预定范围内。在这方面，图形用户界面830可以使得用户能够调节至少一个部件性能参数110 (图3-4)和/或发射地球站沈与接收地球站30 (图4)的参数，以便确定对中继器性能的影响。图形用户界面830针对图形用户界面830中显示的每一个部件性能参数110可以包括参数调节器221 (图4)。参数调节器221可以有助于用户以上面针对图5中所示的方法学所描述的方式调节参数，直至预测中继器性能落在期望的中继器性能的预定范围内。例如，用户可以调节一个或多个部件性能参数110的增益116和/或损耗112(图3)，直至中继器通路38(图4)的预测下行链路EIRP 304和预测G/T290落在预定范围内，如上所描述的。
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图形用户界面830可以额外包括参数调节器221 (图4)，用于调节中继器部件46 的其他参数。例如，可以包括参数调节器221，用于调节HPA放大器等级128(图4)，使得在使用参数调节器221之一最大化(S卩，升高)低噪声放大器(LNA) 56(图4)的增益的同时， 将行波管63( “TWT”)放大器(S卩，ΗΡΑ)的功率输出保持在低于最大额定功率，从而避免 TWT64放大器的饱和，以获得期望的中继器性能。此外，可以操纵参数调节器221，以最大化中继器36的预测下行链路EIRP 304 (图4)和/或预测G/T 290 (图4)的方式最小化LNA 56的噪声系数。在另一个实例中，图形用户界面830可以包括如下参数调节器221，其用于调节与中继器接收天线44(图4)相关联的噪声温度122、增益IM和杂项损耗126(图3)， 直至预测中继器性能落在期望性能的预定范围内。在实施例中，中继器通路评估系统800可以包括一个或多个处理器204，用于执行可计算可读的程序指令824的指令，可计算可读的程序指令拟4可以安装在存储装置806 中。替代地，处理器804可以包括具有两个或更多个集成处理器核的多处理器核。甚至进一步，处理器804可以包括主处理器和集成在芯片上的一个或多个二级处理器。处理器804 也可以包括具有多个相似配置的处理器的多处理器系统。仍参考图8，中继器通路评估系统800可以进一步包括一个或多个存储装置806， 存储装置806可以包括一个或多个易失性或非易失性储存装置808。然而，存储装置806可以包括用于存储数据的任何硬件装置。例如，存储装置806可以包括随机访问存取存储器或接口和/或通信通路802中可能包括的集成存储控制中心的缓存区。存储装置806可以被配置为永久地和/或暂时地储存各种不同类型的数据、计算机可读代码或程序指令824 或任何其他类型信息中的任何一种。可以以多种配置提供非易失性储存装置808，包括但不局限于闪存装置、硬盘驱动器、光盘、硬盘、磁带或任何其他合适的用于长期储存的实施例。 此外，非易失性储存装置808可以包括可移除装置，如可移除硬盘驱动器。中继器通路评估系统800可以额外包括一个或多个输入/输出装置810，以有助于数据在可能连接到中继器通路评估系统800的部件之间传递。输入/输出装置810可以直接地和/或间接地耦合到中继器通路评估系统800。输入/输出装置810可以有助于用户通过外围装置(例如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏和任何其他合适的用于向中继器通路评估系统800输入数据的装置)将数据或参数输入系统管理器826。数据(例如部件性能参数 110)也可以自动或经由来自另一个计算机系统(未示出)的另一个系统管理器(未示出) 的用户命令输入系统管理器826。输入/输出装置810可以进一步包括输出装置，用于传递代表中继器通路评估系统800输出的数据。例如，输入/输出装置810可以包括显示装置814，例如计算机监测器或计算机屏幕，用于显示由中继器通路评估系统800处理的数据结果。例如，图形用户界面830可以显示使用输入/输出装置载入系统管理器826的数据。 输入/输出装置810可以可选地包括打印机或传真机器，用于打印由中继器通路评估系统 800处理的信息的硬拷贝。仍参考图8，中继器通路评估系统800可以包括一个或多个通信装置812，以有助于中继器通路评估系统800在计算机网络内的通信和/或与其他基于处理器的系统的通信。中继器通路评估系统800与计算机网络和/或其他基于处理器的系统的通信可以通过无线装置和/或硬线连接进行。例如，通信装置812可以包括网络接口控制器，以使中继器通路评估系统800和计算机网络之间能够进行无线或电缆通信。通信装置812也可以包括调制解调器和/或网络适配器或用于发射和接收数据的多种替代装置中的任何一个。可以通过处理器804和/或系统管理器826、性能计算器拟8及图形用户界面830 中的一个或多个使用计算机可读程序指令拟4来执行上面针对图5所述的用于评估中继器通路38(图4)的方法学的一个或多个操作。同样地，可以通过处理器804和/或系统管理器826、性能计算器8 及图形用户界面830中一个或多个使用计算机可读程序指令拟4来执行上面针对图6所述的用于在地面测试过程中确定中继器36(图4)物理模型的中继器性能方法学的一个或多个操作。另外，可以通过处理器804和/或系统管理器826、性能计算器拟8及图形用户界面830中一个或多个使用计算机可读程序指令拟4来执行上面针对图7所述的用于评估在轨中继器航天器(图1)的已投入使用的中继器36(图4)的性能的方法学的一个或多个操作。如图8所示，计算机可读程序指令拟4可以包括程序代码，该程序代码可以包括计算机可用的程序代码和计算机可读的程序代码。计算机可读程序指令拟4可以由处理器 804读取和执行。计算机可读程序指令拟4可以使处理器804能够执行与以下相关联的上述实施例的一个或多个操作评估中继器通路(图幻、在地面测试过程中确定中继器通路物理模型的中继器性能(图6)或评估在用的中继器性能(图7)。仍参考图8，计算机可读程序指令拟4可以包括用于中继器通路评估系统800的操作指令，并可以进一步包括应用和程序。计算机可读程序指令拟4可以包括被包含在和 /或载入到一个或多个存储装置806和/或非易失性存储装置808，以便由处理器804和/ 或系统管理器826、性能计算器拟8及图形用户界面830中的一个或多个执行。如上所指， 存储装置806和/或非易失性存储装置808中一个或多个可以经过通信通路802通信耦合到一个或多个图8中所示的剩余部件。计算机可读程序指令拟4可以包括在有形的或无形的、暂时的或非暂时的计算机可读介质818上，并可以加载或传递至中继器通路评估系统800，以便由处理器804执行。 计算机可读程序指令拟4和计算机可读介质818包括计算机程序产品816。在实施例中，计算机可读介质818可以包括计算机可读储存介质820和/或计算机可读信号介质822。计算机可读储存介质820可以包括多种不同的实施例，包括但不局限于，可以载入驱动器的光盘和磁盘、闪存装置或其他存储装置或用于将数据传递至存储装置(例如硬盘驱动器)的硬件。计算机可读储存介质820可以是非移除地安装在中继器路经评估系统 800上。计算机可读储存介质820可以包括任何合适的存储介质，并可以包括而不局限于， 半导体系统或传播媒介。在这方面，计算机可读储存介质820可以包括电子介质、磁性介质、光学介质、电磁介质和红外线介质。例如，计算机可读储存介质820可以包括磁带、计算机磁碟、随机访问存取存储器和只读存储器。光盘实施例的非限制性实例可以包括高密度磁盘-只读存储器、高密度读/写磁盘和数字视频磁盘。计算机可读信号介质822可以含有计算机可读程序指令824，并可以体现为多种数据信号配置，包括但不局限于，电磁信号和光学信号。这类数据信号可以通过任何合适的通信链路传输，包括无线或硬线装置。例如，硬线装置可以包括光纤电缆、同轴电缆、信号线和任何其他合适的通过无线或物理装置传输数据的装置。仍参考图8，计算机可读信号介质822可以有助于将计算机可读程序指令8M下载到非易失性存储或其他合适的存储或存储装置中，以用在中继器路经评估系统800中。例如，计算机可读储存介质820含有的计算机可读程序指令拟4可以从另一个系统的服务器或客户端计算机经过计算机网络下载到中继器通路评估系统800中。可以使用能够执行计算机可读程序指令824的任何硬件装置或系统来实现中继器通路评估系统800多种不同实施例的任何一个。例如，处理器804可以包括配置用于执行一个或多个特定功能的硬件单元，其中用于执行该功能的计算机可读程序指令拟4可以预加载进存储装置806。在实施例中，处理器804可以包括专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件或被配置为执行一个或多个特定功能或操作的任何其他硬件装置。例如，可编程逻辑器件可以暂时地或永久地编程为执行与如下方法学相关的一个或多个操作评估中继器通路(图5)、 在中继器通路(图6)物理模型的地面测试过程中确定中继器性能或评估在用的中继器 (图7)性能。可编程逻辑器件可以包括而不限于可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列和现场可编程门阵列和任何其他合适的逻辑器件。在实施例中，计算机可读程序指令拟4可以由一个或多个处理器804和/或其他装置操作，该其他装置包括一个或多个与处理器804通信的硬件单元。计算机可读程序指令拟4的某些部分可以是处理器 804，计算机可读程序指令824的其他部分可以由硬件单元运行。有利地，上述多种实施例提供了一种对于一组给定的中继器部件46 (图幻预测中继器性能的能力，并且具有以下进一步技术效果避免了需要构造中继器36物理模型并且测量操作特性以预测在用的中继器36性能。在这方面，执行一个或多个上述方法学操作的技术效果包括消除了下列需要设计由一组给定中继器部件46构成的中继器36配置，构造中继器36配置的一个或多个物理模型，测量中继器部件46当组装在中继器通路38(图4) 中时的操作特性以预测在用的中继器性能，然后重新设计、重新组装不同中继器部件46，以反复的方式重新测试，直至达到具有期望的中继器性能的中继器配置。另外，上述多种有利的实施例提供了如下技术效果对于预测工作在多种不同的条件和噪声环境下的多种中继器配置的中继器性能，提高了效率和精确度。本公开额外的修改和改进对于本领域普通技术人员是明显的。因此，此处描述和说明的元件的特定组合意在仅代表本公开的某些实施例，并且在本公开的精神和范围内无意用作对替代实施例或装置的限制。附加实施例附加实施例1. 一种控制中继器通路的中继器性能的方法，包括下列步骤识别发射地球站和接收地球站的参数；识别部件性能参数，所述部件性能参数包括所述中继器通路中至少一个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个；根据所述发射地球站和所述接收地球站的参数以及至少一个中继器部件的增益、 损耗与噪声系数中的至少一个的部件性能参数来预测所述中继器通路的中继器性能；在图形用户界面即GUI上传递包括所述中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数、所述发射地球站和所述接收地球站的参数以及预测的中继器性能；以及调节所述部件性能参数的增益、损耗和噪声系数中的至少一个，以使预测的中继器性能在期望的中继器性能的预定范围内。
附加实施例2.根据附加实施例1所述的方法，其中识别部件性能参数的步骤进一步包括识别与所述中继器部件相关联的噪声温度；调节所述部件性能参数的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的步骤进一步包括调节噪声温度。附加实施例3.根据附加实施例1所述的方法，其中所述中继器部件包括中继器接收天线，所述方法进一步包括下列步骤调节所述中继器接收天线的天线增益，直至预测的中继器性能落在期望性能参数的预定范围内。附加实施例4.根据附加实施例1所述的方法，其中调节所述部件性能参数的步骤包括调节所述部件性能参数，直至所述中继器通路的预测下行链路等效各向同性辐射功率即EIRP和预测增益-噪声温度比即G/T中的至少一个落在期望的EIRP和期望的G/T 的各自预定范围内。附加实施例5.根据附加实施例4所述的方法，其中所述中继器部件包括低噪声放大器即LNA和具有最大额定功率的高功率放大器即HPA，所述方法进一步包括下列步骤在保持所述HPA低于最大额定功率的同时，最大化所述LNA的增益以获得期望的中继器性能。附加实施例6.根据附加实施例5所述的方法，进一步包括下列步骤以最大化所述中继器的预测下行链路EIRP和预测G/T的方式最小化所述LNA的
噪声系数。附加实施例7.根据附加实施例1所述的方法，其中所述中继器部件包括具有最大额定功率的高功率放大器，预测的中继器性能包括所述高功率放大器相对于中继器输入功率水平的饱和度，所述方法进一步包括下列步骤调节所述部件性能参数，使得所述中继器输入功率水平产生0. OdBW和大约-2. OdBW之间的相对饱和度。附加实施例8.根据附加实施例1所述的方法，其中所述中继器通路包括弯管式中继器通路。附加实施例9.根据附加实施例1所述的方法，进一步包括下列步骤构建所述中继器通路的物理模型，所述中继器通路包括具有调整过的产生期望的中继器性能的部件性能参数的中继器部件。附加实施例10.根据附加实施例1所述的方法，进一步包括下列步骤提供具有输入端和输出端的所述中继器通路的物理模型；计算相应输入端和输出端处的并且对应于预测的中继器性能的中继器输入功率水平和中继器输出功率水平；向输入端施加合成的测试RF信号，所述测试RF信号具有基本等效于计算的中继器输入功率水平的幅值；使用耦合至输出端的下行链路功率计测量响应于施加所述测试RF信号的中继器功率输出水平；以及
基于测量的中继器输出功率水平和计算的中继器输出功率水平之间的差来确定所述物理模型的实际中继器性能。附加实施例11. 一种控制弯管式中继器通路性能的系统，包括具有输入端和输出端的中继器通路的物理模型；其中所述中继器通路被配置为具有作为以下参数函数的预测中继器性能发射地球站、接收地球站的参数以及多个中继器部件中至少一个的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数；其中所述中继器通路进一步被配置为具有相应输入端和输出端处的并且对应于预测的中继器性能的计算的中继器输入功率水平和中继器输出功率水平；其中向所述输入端施加合成的测试RF信号，所述测试RF信号具有基本等效于计算的中继器输入功率水平的幅值；下行链路功率计，其耦合至所述输出端并且被配置为测量响应于施加所述测试RF 信号的中继器功率输出水平；其中基于测量的中继器输出功率水平和计算的中继器输出功率水平之间的差来确定实际中继器性能；以及其中调节至少一个中继器部件的部件性能参数，直至测量的中继器输出功率水平在计算的中继器输出功率水平的预定范围内。附加实施例12.根据附加实施例11所述的方法，其中调节所述部件性能参数的步骤包括调节所述中继器部件的噪声温度。
权利要求
1.一种控制在轨航天器弯管式中继器通路的中继器性能的方法，包括下列步骤 识别发射地球站和接收地球站的参数以及所述中继器通路中包括的中继器部件的部件性能参数；从在轨航天器接收遥测数据，所述遥测数据包括实际中继器性能； 识别与实际中继器性能相关联的实际上行链路等效各向同性辐射功率即EIRP和实际上行链路大气损耗；将估计的上行链路EIRP和估计的上行链路大气损耗调节至基本等效于实际上行链路 EIRP和实际上行链路大气损耗；根据所述中继器部件和所述发射地球站与所述接收地球站的性能参数以及调整的估计上行链路EIRP和调整的估计上行链路大气损耗来预测中继器性能； 计算预测的中继器性能和实际中继器性能之间的差；以及调节所述中继器部件的部件性能参数，直至预测的中继器性能和实际中继器性能之间的差在预定范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述部件性能参数的步骤包括 识别至少一个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中计算预测的中继器性能的步骤包括根据所述中继器部件的部件性能参数以及所述发射地球站与接收地球站的参数来计算所述中继器通路的预测的下行链路等效各向同性辐射功率即EIRP和预测增 益-噪声温度比即G/T。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括下列步骤在图形用户界面即GUI上，传递所述部件性能参数、所述发射地球站与接收地球站的参数以及预测的下行链路EIRP与G/T。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括下列步骤调节所述部件性能参数，直至预测的下行链路EIRP与G/T中的至少一个落在期望的下行链路EIRP与G/T的预定范围内。
6.一种中继器通路评估系统，包括系统管理器，其适于捕获发射地球站和接收地球站中一个或多个以及一个或多个中继器部件性能参数的多个离散参数，所述中继器部件性能参数包括所述中继器通路中的一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个；性能计算器，其与所述系统管理器通信并且被配置为根据所述发射地球站与所述接收地球站的参数以及所述一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个来计算所述中继器通路的预测的中继器性能；以及图形用户界面，其显示所述发射地球站和所述接收地球站中一个或多个的实时预测离散性能参数以及所述一个或多个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的实时预测离散性能参数；其中所述图形用户界面使得能够重新配置所述发射地球站与所述接收地球站以及增益、损耗和噪声系数中至少一个的中继器部件性能参数的多个离散参数中的至少一个，以使预测的中继器性能能够在期望的中继器性能的预定范围内。
7.根据权利要求6所述的中继器通路评估系统，其中所述中继器部件进一步包括与所述中继器部件的增益相关联的并且由所述图形用户界面可重配置的噪声温度。
8.根据权利要求6所述的中继器通路评估系统，其中所述图形用户界面包括一个或多个参数调节器，用于调节所述部件性能参数，直至所述中继器通路的预测下行链路等效各向同性辐射功率即EIRP和预测增益-噪声温度比即G/T中的至少一个在期望的EIRP和期望的G/T的预定范围内。
9.根据权利要求6所述的中继器通路评估系统，其中所述中继器部件包括低噪声放大器即LNA和具有最大额定功率的高功率放大器即HPA，所述方法进一步包括下列步骤在保持所述HPA低于所述最大额定功率的同时，最大化所述LNA的增益，以获得期望的中继器性能。
10.根据权利要求9所述的中继器通路评估系统，进一步包括下列步骤以最大化所述中继器的预测下行链路EIRP和G/T的方式来最小化所述LNA的噪声系
全文摘要
本发明涉及中继器设计和验证工具。可以通过识别发射地球站与接收地球站的参数以及中继器通路中至少一个中继器部件的增益、损耗和噪声系数中的至少一个的部件性能参数，预测中继器通路的性能。部件性能参数、发射与接收地球站参数及预测中继器性能可以经由图形用户界面传递和/或显示。
文档编号H04B7/185GK102571186SQ20111037872
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月21日 优先权日2010年11月19日
发明者S·阿尔蒙特 申请人:波音公司