一种基于KA频率标准源的远程遥控标校设备.pdf

本发明涉及航天测控领域的一种远程控制的标校设备，尤其是一种基于Ka频段大型天线测控系统的角度标校和距离零值标校的远程遥控标校设备。该设备由Ka频率标准源接收处理模块(1)、系统监控模块(2)及通信模块(3)组成，Ka频率标准源接收处理模块(1)的信号输入端接收Ka频段主天线(4)的信号，并对该信号进行处理后，其信号输出端通过通信模块(3)与系统监控模块(2)远程交互传输相连。采用该技术方案，能够完成Ka频段测控站的角度标校和距离零值标校、同时实现远距离监控的远程控制的标校设备，其控制灵活，使用方便。

1、  一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：该设备由Ka频率标准源接收处理模块(1)、系统监控模块(2)及通信模块(3)组成，Ka频率标准源接收处理模块(1)的信号输入端接收Ka频段主天线(4)的信号，并对该信号进行处理后，其信号输出端通过通信模块(3)与系统监控模块(2)远程交互传输相连。

2、  根据权利要求1所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的通信模块(3)为一对全双工数字微波通信设备。

3、  根据权利要求1或2所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的Ka频率标准源收发处理模块(1)由收发模块(5)、标校处理模块(6)及标校设备监控模块(7)组成，收发模块(5)接收Ka频段信号，并将其送入标校处理模块(6)，标校设备监控模块(7)接收标校处理模块(6)的输出信号，并与收发模块(5)、通信模块(3)信号交互传输相连。

4、  根据权利要求3所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的收发模块(5)由标校喇叭(8)及开关网络模块(9)组成，标校喇叭(8)对准Ka频段主天线(4)接收Ka频段信号后，传送至开关网络模块(9)，开关网络模块(9)与标校处理模块(6)、标校设备监控模块(7)信号交互传输相连。

5、  根据权利要求4所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的标校喇叭(8)由频段信号接收喇叭(81)、频段信号发射喇叭(82)组成，且二者通过电缆与开关网络模块(9)相连。

6、  根据权利要求3所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的标校处理模块(6)由Ka频段校零变频器(10)、兼具信标机功能的Ka频段联试应答机(11)组成，二者信号输入端、输出端分别与收发模块(5)、标校设备监控模块(7)信号交互传输相连。

7、  根据权利要求1或2所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：该系统还包括用于向Ka频率标准源收发处理模块(1)提供电源的供电模块(12)。

8、  根据权利要求7所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的供电模块(12)由发电机及UPS电源组成。

9、  根据权利要求7所述的一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，其特征在于：所述的Ka频率标准源收发处理模块(1)、通信模块(3)及供电模块(12)通过可移动的标校车(13)承载设置。

一种基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备
技术领域
本发明涉及航天测控领域的一种远程控制的标校设备，尤其是一种基于Ka频段大型天线测控系统的角度标校和距离零值标校的远程遥控标校设备。
背景技术
目前，国内的USB天线大多数为10m～12m的天线，在S波段的远场条件一般为2km左右，一般标校设备安装在标校塔上，标校塔一般为50m～100m，标校塔距主天线1km～2km，标校设备与系统监控台之间采用通信电缆连接。
但是Ka频段测控站的天线为15m天线，远场条件为40km左右，要想满足1.6度的仰角，标校塔高度必须达到1200m左右，采用传统的标校塔是不现实的，所以必须要选择山峰等作为标校塔。但是距离太远，采用通信电缆很难实现；标校设备放在山峰上没有供电；而且设备用完必须运回。针对以上具体情况，标校设备必须具备远程控制能力、自备电源和机动能力。传统的标校方法已无法达到全功能标校的目的。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明那个提供了一种能够完成Ka频段测控站的角度标校和距离零值标校、同时实现远距离监控的远程控制的标校设备，其控制灵活，使用方便。
为实现上述目的，本发明的基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，由Ka频率标准源接收处理模块、系统监控模块及通信模块组成，Ka频率标准源接收处理模块的信号输入端接收Ka频段主天线的信号，并对该信号进行处理后，其信号输出端通过通信模块与系统监控模块远程交互传输相连。
上述的通信模块为一对全双工数字微波通信设备。
Ka频率标准源收发处理模块由收发模块、标校处理模块及标校设备监控模块组成，收发模块接收Ka频段信号，并将其送入标校处理模块，标校设备监控模块接收标校处理模块的输出信号，并与接收模块、通信模块信号交互传输相连。
收发模块由标校喇叭及开关网络模块组成，标校喇叭对准Ka频段主天线接收Ka频段信号后，传送至开关网络模块，开关网络模块与标校处理模块、标校设备监控模块信号交互传输相连。
标校喇叭由频段信号接收喇叭、频段信号发射喇叭组成，且二者通过电缆与开关网络模块相连。
标校处理模块由Ka频段校零变频器、兼具信标机功能的Ka频段联试应答机组成，二者信号输入端、输出端分别与收发模块、标校设备监控模块信号交互传输相连。
此外，该系统还包括用于向Ka频率标准源收发处理模块提供电源的供电模块。
上述的供电模块由发电机及UPS电源组成。
上述的Ka频率标准源收发处理模块、通信模块及供电模块通过可移动的标校车承载设置。
采用上述技术方案，其效果如下：
1、采用全双工数字微波通信设备6来实现标校设备和系统监控之间的远程通信，通信距离远(可达50km)，而且可以用手咪实现测试人员在无手机信号的山区与测控站的通信。
2、标校设备现场操作简单，除加去电操作外完全靠系统监控台控制，现场只需开电即可。
3、本标校设备功能齐全，标校精度高，可以完成距离零值、射频无线闭环、角度标校等。
4、采用所有标校设备装车，标校车只需停放在指定区域。具有机动标校设备机动灵活等优点。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：
图1是本发明的电原理框图；
图2是标校设备监控模块的电原理框图；
图3是开关网络模块的电原理框图；
图4是Ka频段校零变频器的电原理框图；
图5是Ka频段联试应答机的电原理框图。
具体实施方式
由图1所示可知，该基于Ka频率标准源的远程遥控标校设备，由Ka频率标准源接收处理模块1、系统监控模块2及通信模块3组成。Ka频率标准源收发处理模块1由收发模块5、标校处理模块6及标校设备监控模块7组成。系统监控模块2包括计算机、NPORT5630等组成。通信模块3为一对全双工数字微波通信设备，型号为GD230V/8W。收发模块5由标校喇叭8及开关网络模块9组成。标校处理模块6由Ka频段校零变频器10、兼具信标机功能的Ka频段联试应答机11组成。标校设备监控模块7由单片机Atmega128、接口转换电路MAX485和驱动电路74LS245组成，如图2所示。标校喇叭8由Ka频段信号接收喇叭81(型号为WR42-20)，Ka频段信号发射喇叭82(型号为WR28-20)组成。开关网络模块9主要由2只Ka频段二选一开关组成，电原理图如图3所示。Ka频段校零变频器10由混频器，10GHz本振组成，电原理图如图4所示。Ka频段联试应答机11由Ka下行信道、联试应答机终端和Ka频段上行信道组成，电原理图如图5所示。
该系统还包括用于向Ka频率标准源收发处理模块1提供电源的供电模块12，供电模块12由发电机及UPS电源组成。Ka频率标准源收发处理模块1、通信模块3及供电模块12通过可移动的标校车13承载设置。
其中，标校喇叭安装在标校车尾部，标校车停放在指定区域，该区域的大地坐标事先经过大地测量获得。全双工数字微波通信设备的天线固定在车顶，其余的设备装在一辆汽车上，发电机工作时从车上用自卸装置卸到地面，其余设备工作时就在车上，标校喇叭与开关网络模块用电缆连接。
其中标校喇叭8固定在标校车13尾部，标校车停放在一个经过大地测量的区域内，收发频段相差10GHz左右，因此采用收发分开的两个喇叭，即频段信号接收喇叭81、频段信号发射喇叭82。通过调整方位角和俯仰角使喇叭对准主天线，收发喇叭分别通过两根电缆连接到开关网络模块9上，连接喇叭和开关网络的电缆的电长度要事先标定好，保存在系统监控模块2中；
开关网络模块9负责切换标校喇叭8和校零变频器10、联试应答机11之间的连接关系，端口之间的电长度事先用仪器测量并保存在监控系统中，开关网络模块9受标校设备监控模块7的控制，并将开关网络模块的切换状态上报系统监控模块2；
Ka频段校零变频器10是完成Ka频段测控设备零值的主要部件，它负责将Ka频段测控设备的上行信号频率变频到下行信号频率，并可在标校设备监控模块9的控制下变换校零变频器的本振频率，来完成不同频点的测控设备零值的标定。Ka频段校零变频器的时延值要提前用仪器标定，并保存在系统监控模块中；
Ka频段联试应答机(兼信标机功能)11主要模拟卫星下行遥测信号和接收上行遥控信号，并可在标校设备监控模块9的控制下变换下行频率和信号功率，也可在标校设备监控模块9的控制下设置成信标机模式，完成Ka频段测控设备的角度标校；
标校设备监控模块9和全双工数字微波通信设备主要完成对整个标校设备的监控，负责开关网络模块的设置、Ka频段校零变频器、Ka频段联试应答机的参数设置和状态回报，标校设备监控模块与系统监控间通过一对全双工数字微波通信设备来通讯，解决了标校设备远距离监控的难题，设备配备手咪话筒，可以在没有手机信号的山区代替卫星电话实现语音通信，给设备的联试工作带来极大的方便；
使用时，本设备有3种工作模式：校零模式、应答模式、信标模式。
校零模式，首先Ka频段测控设备进入联试状态，主天线对准标校天线，然后Ka频段测控设备发上行测距信号，标校喇叭接收上行信号，通过电缆将信号送到标校设备的开关网络，系统监控通过全双工数字微波通信设备和标校设备监控控制开关网络将信号切换到Ka频段变频器，系统监控通过全双工数字微波通信设备和标校设备监控控制Ka频段变频器将Ka频段上行频率按照要求变频到所需的下行频率，下行信号通过开关网络模块和下行电缆送到频段信号发射喇叭82发射出去，主天线接收后完成校零闭环测试，所测的设备零值减去标校设备零值和空间距离就为Ka频段测控设备零值。
应答模式，首先Ka频段测控设备进入联试状态，主天线对准标校天线，然后Ka频段测控设备发上行遥控信号，标校喇叭接收上行信号，通过电缆将信号送到标校设备的开关网络，系统监控通过全双工数字微波通信设备和标校设备监控模块控制开关网络模块将信号切换到Ka联试应答机，监控系统模块通过全双工数字微波通信设备和标校设备监控控制Ka联试应答机解调上行信号，并进行下行信号调制，调整到所需的下行频率和功率，下行信号通过开关网络模块和下行电缆送到频段信号发射喇叭82发射出去，主天线接收后完成自环测试。
信标模式，首先Ka频段测控设备进入角度标校状态，主天线对准标校天线，系统监控模块通过全双工数字微波通信设备和标校设备监控模块控制Ka联试应答机发下行单载波，调整到所需的下行频率和功率，下行信号通过开关网络和下行电缆送到频段信号发射喇叭82发射出去，主天线接收后完成角度标校。