(高清版)GBT 12639-2021 地球同步轨道通信卫星有效载荷在轨测试方法

ICS49.020地球同步轨道通信卫星有效载荷国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T12639—2021 I 2 27.1测试系统组成 27.2测试系统要求 27.3测试系统校准 3 4 510测试方法 510.1静态噪声频谱 510.2输入输出特性 6 10.4卫星品质因数G/T 10.5幅频特性 10.6增益稳定度 10.7带外抑制特性 10.8杂波特性 10.9本振频率准确度及稳定度 10.11天线极化隔离度 10.12天线方向图 10.13增益控制特性 10.14群时延特性 10.15三阶互调 10.16ALC电平控制特性 10.17ALC稳定度 附录A(资料性)卫星链路有关传输参数的计算 IGB/T12639—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T12639—1990《通信卫星有效载荷性能的在轨测试方法》,与GB/T12639—1990a)增加了对测试文件、测试条件和测试系统的要求(见第6章、7.2、第8章);b)完善了测试项目，规范了测试项目名称，优化了测试连接框图、测试操作步骤和数据处理方式；c)增加了带外抑制特性、杂波特性、天线极化隔离度、增益控制特性、ALC电平控制特性、ALCd)修改了本振频率准确度及稳定度、群时延特性测试项目的测试方法(见10.9、10.14,1990年版e)删除了调幅调相变换系数、转发器幅度压缩系数、卫星可懂串话等测试项目及其测试方法请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)提出并归口。本文件起草单位：中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部、中国航天标准化研究所、中国卫通集团股份有限公司、中国人民解放军63921部队、中国人民解放军61096部队。本文件于1990年首次发布，本次为第一次修订。1GB/T12639—2021地球同步轨道通信卫星有效载荷在轨测试方法1范围本文件规定了地球同步轨道通信卫星有效载荷在轨测试的测试文件、测试条件、测试系统、测试项本文件适用于地球同步轨道通信卫星透明转发类有效载荷以及信号处理类有效载荷的透明转发通道的在轨测试。对卫星转发器的地面测试亦可参考本文件。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T29080地球同步轨道通信卫星飞行结果评定YD/T984卫星通信链路大气和降雨衰减计算方法3术语和定义GB/T29080、YD/T984界定的术语和定义适用于本文件。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ALC:自动电平控制(AutomaticLevelControl)EIRP:等效全向辐射功率(EquivalentIsotropicRadiatedPower)FGM:固定增益模式(FixedGainMode)G/T:天线增益与接收系统噪声温度之比(也称接收系统品质因数(Gain/Temperature)LF:低频(LowFrequency)SFD:饱和通量密度(SaturatedFluxDensity)SSPA:固态功率放大器(SolidStatePowerAmplifier)TWTA:行波管放大器(TravellingWaveTubeAmplifier)5测试目的测试目的是在卫星经历发射及转移轨道阶段后，获取有效载荷在轨条件下的性能。2GB/T12639—20216测试文件测试文件如下：a)卫星研制总要求(或其他关于卫星性能及技术指标要求的文件);b)卫星在轨测试大纲；c)卫星在轨测试细则。7测试系统7.1测试系统组成测试系统主要由测控系统和在轨测试站组成，测控系统用于向卫星发送遥控指令和接收卫星遥测，在轨测试站用于对卫星有效载荷性能进行测试。系统组成框图如图1所示。发射站接收站测控系统在轨测试站图1测试系统组成框图7.2测试系统要求对测控系统要求如下：a)具备跟踪捕获卫星并进行轨道测量与确定的能力；b)具备向卫星发送上行遥控指令和注入数据的能力；c)具备接收星上遥测参数的能力；d)具备对星上遥测参数进行监测的能力。7.2.2在轨测试站7.2.2.2对在轨测试站的一般要求如下：a)具备自动跟踪被测卫星的能力，并满足跟踪精度的要求；b)具备在上行和下行频带内的极化调节能力；c)具备将卫星有效载荷单个通道从小信号增益状态(小于饱和回退15dB)驱动至过饱和5dB状态的上行发射能力；d)具备与测控系统交互遥控、遥测数据的能力。7.2.2.3对测试仪器的要求如下：a)信号源要求如下：3GB/T12639—20211)频率覆盖有效载荷工作频率范围；2)频率精度优于被测信道一个数量级或以上；3)具备FM内调制功能；4)具备内部低频信号输出(LFout)功能。注1:如果不进行群时延特性测试，则对FM内调制功能和低频信号输出功能不作要求。b)下行校准信号源要求：频率覆盖有效载荷工作频率范围。c)频谱仪要求如下：1)频率覆盖有效载荷工作频率范围；2)动态范围大于80dB;3)具有频率计数功能；4)具有通道功率(ChannelPower)测量功能；5)具备中频信号输出(IFout)功能。d)功率测量设备要求：频率覆盖有效载荷工作频率范围。e)测试计算机要求：测试计算机应安装专用测试软件，能控制各测试仪器及设备完成各项测试。7.3测试系统校准在轨测试地面站射频链路很长，且上下行链路插入损耗受到环境影响，在不同温度下性能差别对测试结果的影响不可忽略。在轨测试系统采用准实时校准方法，在测试项目实施前对测试系统上行链路和下行链路的插入损耗进行校准。设置信号源输入固定幅度的单载波信号，按规定的步长改变信号源的输出频率，根据功率测量设备1读数计算得到上行链路的插入损耗。设置下行校准信号源输入固定幅度的单载波信号，按规定的步长改变下行校准信号源的输出频率，根据功率测量设备2和频谱仪读数计算得到下行链路的插入损耗。系统校准原理框图如图2所示。A功率放人器BH信号源低噪声放大器G功率测量设备2b)下行校准图2系统校准原理框图47.3.3测试步骤7.3.3.1上行校准测试步骤如下：a)按图2a)所示连接测试仪器及设备；b)设置信号源输出频率为上行校准频率的单载波信号，读取功率测量设备1的读数，计算该频点上行测试链路(图2中从A到D)的路径损耗Lwu,以及功率测量设备1至地面发射天线(图2中从B到D)的路径损耗Lw;c)按步长移到下一点，重复步骤b)直至结束。7.3.3.2下行校准测试步骤如下：a)按图2b)所示连接测试仪器及设备；b)设置下行校准信号源输出频率为下行校准频率的单载波信号，读取功率测量设备2和频谱仪的读数，计算该频点下行测试链路(图2中从E到H)的路径损耗Lwd;c)按步长移到下一点，重复步骤b)直至结束。7.3.4数据处理7.3.4.1上行链路插入损耗按公式(1)计算。 (1) (1)Lwu=Pte—Ps+Lwu式中：L'——功率测量设备1到发射天线的插入损耗(图2中从B至D),单位为分贝(dB);Lfed.u——上行天线馈线损耗(图2中从C至D),单位为分贝(dB);C——上行耦合器耦合度，单位为分贝(dB);Lwu——信号源到发射天线的插入损耗(图2中从A至D),单位为分贝(dB);Pte——功率测试设备1读数，单位为分贝瓦(dBW);P——信号源1输出功率，单位为分贝瓦(dBW)。7.3.4.2下行链路插入损耗按公式(2)计算。Lwd=P'ePre+Ca+Lfed.d…………(2)式中：Lwd——接收天线到频谱仪的插入损耗(图2中从E至H),单位为分贝(dB);P'e—功率测量设备2读数，单位为分贝瓦(dBW);Pre--——频谱仪读数，单位为分贝瓦(dBW);Ca——下行耦合器耦合度，单位为分贝(dB);Lfeed.d——下行天线馈线损耗(图2中从E至F),单位为分贝(dB)。8测试条件在轨测试条件如下：a)卫星平台工作状态正常；b)有效载荷测试前星上设备完成开机预热，星上设备温度满足工作范围要求，星上通道设置正确，大功率器件和组件已完成排气；c)测控系统准备就绪；d)参试设备经过技术状态审定，并完成使用前检查(有计量属性的仪器及设备应经计量部门检定合格，并在有效期内使用);5GB/T12639—2021e)在轨测试站完成地面测试系统的自校准和误差分析；f)地面发射天线和接收天线捕捉到卫星信号，并开启天线跟踪。9测试项目有效载荷在轨测试项目见表1。除特殊说明外，测试项目均在被测信道工作在FGM模式进行。表1有效载荷在轨测试项目表序号测试项目1静态噪声频谱2输入输出特性3SFD和饱和EIRP45幅频特性6增益稳定度7带外抑制特性8杂波特性9本振频率准确度及稳定度信标EIRP和频率特性天线极化隔离度天线方向图增益控制特性群时延特性三阶互调ALC电平控制特性10测试方法10.1静态噪声频谱在被测信道正常工作且无上行信号注入的情况下，通过频谱仪直接读取被测信道通带范围内的噪声频谱。静态噪声频谱测试框图如图3所示。6GB/T12639—2021频谱仪低噪声放大器地面接收天线图3静态噪声频谱测试框图测试步骤如下：a)按图3所示连接测试仪器及设备；b)在被测信道正常工作且无上行信号注入的情况下，适当设置频谱仪的参考电平、中心频率、扫c)通过频谱仪直接读取被测信道通带范围内的噪声频谱。根据测试数据绘制噪声谱曲线。10.2输入输出特性在被测信道的中心频率处输入一个单载波信号，按规定步长调节信号源的输出功率，根据功率测量设备1读数计算被测信道的输入功率，根据频谱仪读数计算被测信道的输出功率，得到被测信道的输入输出特性。注：被测信道放大器为TWTA时，定义饱和点为输出最大点(如果有多个输出最大点，则从中选取输入最小的作为饱和点);被测信道放大器为SSPA时，定义最大工作点为增益压缩1dB点(或按专用技术文件的规定执行)。输入输出特性测试框图如图4所示。功率测量设备1功率测量设备1信号源功率放人器地面发射天线低噪声放大器地面接收天线信号源功率测量设备2图4输入输出特性测试框图7GB/T12639—202110.2.3测试步骤测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)按YD/T984规定的方法分别计算上行、下行大气吸收衰减La,Lad;d)设置被测信道的增益挡位为规定的标称挡位；e)设置信号源的输出频率为被测信道的上行中心频率；f)调节信号源的输出功率，以饱和输入功率为基准，在规定的测试动态范围内(一般为饱和输入补偿-20dB至+3dB,或按专用技术文件的规定执行),按规定步长(一般不大于1dB)调节信号源的输出功率；g)记录功率测量设备1和频谱仪的读数，分别为Pte和Pre。如专用技术文件中有要求，记录相关遥测参数(对于TWTA,读取螺流、阳压、输出功率等遥测参数，对于SSPA,读取输出功率、功放温度等遥测参数);h)根据测量数据计算卫星接收天线入口处功率通量密度和等效全向输出功率，并绘制被测信道的输入输出关系曲线。10.2.4数据处理功率通量密度按公式(3)计算。Wig=Pe+Lw+Ge-101g(4πd²)-Lau—Lpu—Le (3)式中：W通量密度，单位为分贝瓦每平方米(dBW/m²);Pe——功率测量测备1的读数，单位为分贝瓦(dBW);L'wu——功率测量设备1到发射天线的插入损耗，单位为分贝(dB);Ge———地面天线的发射增益，单位为分贝(dB);d——地球站到卫星的距离，单位为米(m)(计算见附录A);La———上行大气吸收衰减，单位为分贝(dB);Lpu———上行地球站天线极化损耗，单位为分贝(dB);Leu——上行地球站天线指向偏差，单位为分贝(dB)。等效全向输出功率按公式(4)计算。EIRPs=Pre—Gre十Lwd+L…………(4)式中：EIRP,——等效全向输出功率，单位为分贝瓦(dBW);Pre——频谱仪的读数，单位为分贝瓦(dBW);Gre——地面天线的接收增益，单位为分贝(dB);Lwd—-——接收天线到频谱仪的插入损耗，单位为分贝(dB);Ltd——下行传输路径上的总损耗，单位为分贝(dB)(计算见附录A)。根据公式(3)和公式(4)计算得到的数据，以通量密度为横坐标，等效全向输出功率为纵坐标，绘制输入输出关系曲线。10.3SFD和饱和EIRP10.3.1测试原理测量输入输出特性，记录饱和时的上行参考点输出功率和卫星下行到功率测量设备的功率，并综合8空间损耗及校准参数计算SFD和饱和EIRP。10.3.2测试框图SFD和饱和EIRP的测试框图如图4所示。10.3.3测试步骤测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)进行输入输出特性测试，记录被测信道饱和时功率测量设备1和频谱仪的读数；d)根据测量数据计算SFD和饱和EIRP。10.3.4数据处理SFD按公式(3)计算。饱和EIRP按公式(4)计算。10.4卫星品质因数G/T10.4.1测试原理通过测量得到的地面接收系统噪声、有效载荷静态噪声及有效载荷单载波小信号工作时的下行功率采用Y因子法计算卫星品质因数G/T。10.4.2测试框图Y因子法测试框图如图5所示。功率测量设备1信号源功率放人器地面发射天线须谱仪低噪声放大器地面接收天线图5G/T测试框图(Y因子法)10.4.3测试步骤测试步骤如下：a)按图5所示连接测试仪器及设备；b)调整地面天线的俯仰角度，使其指向冷空，用频谱仪测量地面接收系统带宽B内的噪声功率P₁(B应小于有效载荷带宽且带内无干扰);c)调整地面天线的俯仰角度，使其正对卫星，设置有效载荷工作在标称状态，且无上行激励信号，9GB/T12639—2021用频谱仪测量地面接收系统带宽B内的噪声功率P₂;d)在有效载荷中心频率加一个单载波上行信号，记录功率测量设备1的读数，用频谱仪测量地面接收系统带宽B内的总功率P₃,调整上行信号的功率，保证测量得到的功率不小于P₂的两倍；e)根据测量数据计算卫星品质因数G/T。卫星品质因数G/T按公式(5)计算。[G/T]s=10lg[Y₁(Y₂—1)/(Y₁—1)]+10lg(kB)+Ltu—EIRP。EIRPe=Pte+Gte—Lwu 式中：[G/T]s-——卫星接收系统品质因数，单位为分贝每开尔文(dB/K);Y₁———指向卫星且无激励信号时地面接收系统带宽B内的噪声功率与指向冷空时地面接收系统带宽B内的噪声功率之比；Y₂——指向卫星且有激励信号时地面接收系统带宽B内的总功率与指向卫星且无激励信号时地面接收系统带宽B内的噪声功率之比；B地面接收系统带宽，单位为赫兹(Hz);Ltu-上行传输路径总损耗，单位为分贝(dB)(计算见附录A);ERIPe—-—地球站等效全向辐射功率，单位为分贝瓦(dBW);Pte--——功率测量测备1的读数，单位为分贝瓦(dBW);Lwu--——信号源到发射天线的插入损耗(图2中从A至D),单位为分贝(dB);P₁--——指向冷空时地面接收系统带宽B内的噪声功率，单位为瓦(W);P₂———指向卫星且无激励信号时地面接收系统带宽B内的噪声功率，单位为瓦(W);P₃——指向卫星且有激励信号时地面接收系统带宽B内的总功率，单位为瓦(W)。在被测信道工作频带内输入固定幅度的单载波信号，按规定的步长改变信号源的输出频率，根据功率测量设备1读数计算被测信道的输入功率，根据频谱仪读数计算被测信道的输出功率，得到被测信道的带内幅频特性。幅频特性测试框图如图4所示。测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)关断相邻转发器通道；d)设置信号源的输出功率，使被测信道工作在饱和或者线性区(一般为饱和输入补偿-15dB,或按专用技术文件的规定执行),设置信号源的输出频率为被测信道的上行信号频率；e)记录功率测量设备1和频谱仪的读数，计算被测信道在该频点的增益值；f)在被测信道上行工作频带内，按规定步长调节信号源的输出频率，重复步骤d)～e),得到被测信道在工作频带内的幅频特性；g)根据测量数据计算带内增益平坦度。10.5.4数据处理每个频点的输入功率按公式(6)计算。 (6)Pis——卫星输入功率，单位为分贝瓦(dBW);Pte———功率测量测备1的读数，单位为分贝瓦(dBW);Ge——地面天线的发射增益，单位为分贝(dB);Lu——上行传输路径总损耗，单位为分贝(dB);信号源到发射天线的插入损耗(图2中从A至D),单位为分贝(dB)。每个频点的输出功率按公式(4)计算。每个频点的增益按公式(7)计算。G=EIRP。—Pis…….(7)EIRP,——等效全向输出功率，单位为分贝瓦(dBW);Pis--—卫星输入功率，单位为分贝瓦(dBW);找出规定频带内增益的最大值和最小值，增益平坦度按公式(8)计算。Gf=GmaxGmin (8)G——增益平坦度，单位为分贝(dB);Gmax——带内增益最大值，单位为分贝(dB);根据计算结果绘制幅频特性曲线。10.6增益稳定度10.6.1测试原理在有效载荷中心频点加一单载波上行激励信号，使有效载荷处于小信号工作状态，在一定时间内，按一定时间间隔实时记录上行功率和下行功率，并通过实时标校数据获得增益稳定度。10.6.2测试框图增益稳定度测试框图如图4所示。10.6.3测试步骤测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)分别通过地面上、下行注入一定偏移量的标校信号，实时标校上、下行链路的插损变化；c)设置信号源输出电平，使被测信道工作在线性区；d)通过功率测量设备1实时记录上行功率，通过频谱仪和功率测量设备2实时记录下行功率；e)按规定的时间间隔记录数据，测试时间一般不小于24h;f)综合考虑地面天线的跟踪误差对数据进行修正；g)根据测量数据计算增益，并从中选取最大值和最小值，计算增益稳定度。增益按公式(7)计算。增益稳定度按公式(9)计算。式中：10.7带外抑制特性在规定的频带内输入固定幅度的单载波信号，并改变单载波信号的频率，测试被测信道在不同信号频率条件下对应的下行信号功率，根据测试数据计算被测信道的带外抑制特性。带外抑制测试框图如图4所示。测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)关断相邻转发器通道；d)设置信号源的输出功率，使被测信道工作在线性区(一般为饱和输入补偿-7dB,或按专用技术文件的规定执行);e)在专用技术文件规定的频带内，按规定步长(根据被测信道的带宽确定)调节信号源的输出信号频率，设置频谱仪中心频率为下行信号频率，根据频谱仪读数计算被测信道的输出功率；f)根据测试数据计算带外抑制。带外抑制按公式(10)计算。Ra=Pre.d—Pre,c (10)式中：R。——偏离中心频率△fa处的带外抑制，单位为分贝(dB);GB/T12639—2021Pre.c——中心频率处的输出功率，单位为分贝瓦(dBW)。根据计算结果绘制带外抑制特性曲线。被测信道工作在饱和点或最大工作点，测量被测信道在工作频率范围内的输出频谱，得到被测信道的杂波特性。杂波特性测试框图如图4所示。测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)设置信号源的输出频率为被测信道的上行中心频率；c)设置信号源的输出功率，使被测信道工作在饱和点或最大工作点；d)设置频谱仪的中心频率为被测信道下行中心频率，扫描带宽为要求测试的频率范围；e)合理设置频谱仪分辨率带宽和视频带宽，通过频谱仪读取测试频率范围内的杂波(一般用低于信号功率的分贝数表示)。根据测试数据绘制杂波特性曲线。10.9本振频率准确度及稳定度在被测信道的中心频率处输入一个单载波信号，在规定时间段内多次测量被测信道的输出信号频率，根据测量数据计算被测信道的本振频率准确度和稳定度。在测试持续周期内，轨道变化会引起多普勒效应，必要时应根据轨道测量结果对测试数据进行修正。本振频率准确度及稳定度测试框图如图6所示。10MHz参考频率计功率放人器卫星图6本振频率准确度及稳定度测试框图GB/T12639—202110.9.3测试步骤测试步骤如下：a)按图6所示连接测试仪器及设备，同步信号源和频率计(或频谱仪)的10MHz参考；b)被测信道的接收机或变频器开机预热时间不少于0.5h;c)设置信号源的输出频率为被测信道的上行中心频率；d)设置信号源的输出功率，使被测信道工作在线性区，通过频率计(或频谱仪)读取下行输出信号频率；e)根据规定的测试时间间隔，在规定的时间内，连续测量下行中心频率N次(N取101次或按专用技术文件的规定执行),根据测量结果计算本振频率的准确度和稳定度；f)测量本振频率的日最大频率偏差时，对下行中心频率进行不小于24h的监测。10.9.4数据处理本振频率准确度按公式(11)计算。式中：F。——本振频率准确度；N——连续测量下行中心频率的次数；fd,;——第i次测量得到的下行频率，单位为赫兹(Hz);fu——上行信号频率，单位为赫兹(Hz);fuo——本振频率标称值，单位为赫兹(Hz)。本振频率稳定度按公式(12)计算。…………式中：………f。本振频率标称值，单位为赫兹(Hz);N连续测量下行中心频率的次数；fd,i+1———第(i+1)次测量得到的下行频率，单位为赫兹(Hz);fd,—-—第i次测量得到的下行频率，单位为赫兹(Hz)。日最大频率偏差按公式(13)计算。式中：S——日最大频率偏差；fd,max——下行频率测量最大值，单位为赫兹(Hz);fd,min——下行频率测量最小值，单位为赫兹(Hz);fuo——本振频率标称值，单位为赫兹(Hz)。……(13)10.10信标EIRP和频率特性10.10.1信标EIRP10.10.1.1测试原理在一定时间内，按规定时间间隔实时记录信标机的下行发射功率，根据测量数据计算信标EIRP及GB/T12639—2021其稳定度。信标EIRP测试框图如图7所示。低噪声放大器地面接收天线信号源功率测量设备2频谱仪图7信标EIRP测试框图测试步骤如下：a)按图7所示连接测试仪器及设备；b)通过地面下行注入一定偏移量的标校信号，实时标校下行链路的插损变化；c)通过频谱仪实时记录信标机下行功率；d)按规定的时间间隔记录数据，测试时间一般不小于24h;e)综合考虑地面天线的跟踪误差，对数据进行修正；f)根据测量数据计算信标EIRP及其稳定度。信标EIRP按公式(4)计算。从计算结果中选取信标EIRP的最大值和最小值，两者的差值即为信标EIRP的稳定度。在一定时间内，按规定时间间隔实时记录信标机下行频率，计算信标频率的准确度及稳定度。在测试持续周期内，轨道变化会引起多普勒效应，必要时应根据轨道测量结果对测试数据进行修正。信标频率特性测试框图如图3所示。测试步骤如下：a)按图3所示连接测试仪器及设备；b)信标机开机预热时间不少于0.5h;c)通过频率计(或频谱仪)读取信标机下行频率；GB/T12639—2021d)根据规定的测试时间间隔，在规定的时间内，连续测量下行频率N次(N取101次或按专用技术文件的规定执行),根据测量结果计算本振频率的准确度和短期稳定度；e)测量信标频率的长期稳定度时，对下行频率进行不小于24h的监测。10.10.2.4数据处理信标机频率的准确度按公式(14)计算。式中：F。—-—频率准确度；N——连续测量下行中心频率的次数；fd.;——第i次测量得到的下行频率，单位为赫兹(Hz);fben——信标下行频率标称值，单位为赫兹(Hz)。频率稳定度和日最大频率偏差分别按公式(12)和公式(13)计算。…………10.11天线极化隔离度10.11.1测试原理在地面天线主极化发射主极化接收、主极化发射交叉极化接收以及交叉极化发射主极化接收三种状态下进行增益测试，从而得到卫星发射天线和接收天线的极化隔离度。极化隔离度测试精度主要受地面天线极化隔离度影响，为了达到一定的测试精度，建议地面天线极化隔离度应优于卫星天线极化隔离度至少5dB。10.11.2测试框图天线极化隔离度测试框图如图4所示。10.11.3测试步骤测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)调整地面发射天线极化与卫星接收天线极化相同至最佳匹配状态，调整地面接收天线极化与卫星发射天线极化相同至最佳匹配状态；d)设置信号源的输出频率为被测信道的上行中心频率，调节信号源的输出功率，使被测信道工作在线性区；e)按10.5规定的方法获得测试点的增益；f)调整地面接收天线极化为卫星发射天线的交叉极化，重复步骤d)～e)获得测试点的增益；g)调整地面发射天线极化为卫星接收天线的交叉极化，调整地面接收天线极化与卫星发射天线极化相同，重复步骤d)～e)获得测试点的增益；h)根据测试数据计算卫星接收天线和发射天线的极化隔离度。10.11.4数据处理卫星发射天线的极化隔离度按公式(15)计算。 (15)GB/T12639—2021式中：XPD₅——卫星发射天线极化隔离度，单位为分贝(dB);Gp.p——地面主极化发射，主极化接收测得的增益，单位为分贝(dB);Gp,x—地面主极化发射，交叉极化接收测得的增益，单位为分贝(dB)。卫星接收天线的极化隔离度按公式(16)计算。式中：XPDs——卫星接收天线极化隔离度，单位为分贝(dB);Gp.p——地面主极化发射，主极化接收测得的增益，单位为分Gx,p——地面交叉极化发射，主极化接收测得的增益，单位为分贝(dB)。10.12天线方向图按测试大纲规定的测量点位置和测量点数，采用规定的转发器通道中心频率在相应测量点进行天线方向图离散点验证测试，并将测试数据与地面测试值(或设计值)进行比对。测试时间较长时，应按规定的时间间隔进行标校。天线方向图测试框图如图4所示。测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)通过调整卫星姿态或可动点波束天线指向，将卫星天线方向图相应的测试点偏置至在轨测试地点，测量点的偏置范围应在卫星姿态短期偏置能力或可动点波束指向调整能力范围内；d)按10.3规定的方法获得测试点的EIRP和SFD;e)根据测试数据得到卫星接收天线方向图和卫星发射天线方向图；f)对测试系统中引入的误差源(如采样点选取、姿态偏置等)进行误差分析和处理，得到以地面实测数据推算的预计值为中心的误差带，并判别测试数据是否落在误差带内。10.13增益控制特性被测信道工作在固定频率(一般是被测信道的中心频率),调整上行激励信号源的输出电平，并依次改变被测信道的增益挡挡位，根据测得的被测信道输入功率和输出功率计算被测信道的增益控制特性。增益控制特性测试框图如图4所示。测试步骤如下：a)按图4所示连接测试仪器及设备；b)按7.3进行测试前校准；c)设置信号源的输出频率为被测信道上行中心频率；d)设置频谱仪的中心频率为被测信道下行中心频率；e)设置被测信道的增益挡挡位为最低增益挡；f)设置信号源的输出功率，使被测信道工作在线性区(一般输入补偿为-10dB),根据功率测量设备1读数计算被测信道的输入功率，根据频谱仪读数计算被测信道的输出功率；g)依次增加增益挡挡位，重复步骤f),得到各增益挡对应的增益值。10.13.4数据处理各增益挡对应的增益值按公式(7)计算。被测信道的增益控制特性按公式(17)计算。 式中：△G;——第i个增益挡对应的增益控制特性，单位为分贝(dB);G;——第i个增益挡对应的增益值，单位为分贝(dB);G;_1——第i—1个增益挡对应的当前增益挡增益值，单位为分贝(dB)。以增益挡挡位为横坐标，各挡位增益值为纵坐标，绘制增益控制特性曲线。10.14群时延特性10.14.1测试原理将一个调频信号送入被测信道，利用下变频的方法将输出信号变换至中频，通过数字采样、解调并与原调制信号比对得到被测信道的相位变化量，据此计算被测信道的群时延特性。10.14.2测试框图群时延特性测试框图如图8所示。地面发射天线CI[1示波器lFout频谱仪地面接收天线图8群时延特性测试框图10.14.3测试步骤测试步骤如下：a)按图8所示连接测试仪器及设备；卫星b)设置信号源，开启内调制，调制模式为调频，开启低频信号输出(LFout),低频输出信号频率为调制信号频率，射频输出信号频率为被测信道的上行信号频率；c)调节信号源的输出功率，使被测信道的输入功率为规定值(线性区);d)设置频谱仪中心频率为被测信道的下行信号频率，带宽为0Hz,此时频谱仪工作在下变频模式，中频输出(IFout)为频谱仪处理后的下变频信号；e)通过示波器对通道1(CH1)(对应信号源产生的内部低频信号)和通道2(CH2)(对应经频谱仪处理后的下变频信号)的信号进行数字采样；f)将通道2信号数字解调后与通道1信号比对，得到相位变化量△ψ,计算被测信道在该频点的群时延值；g)在被测信道上行工作频带内按规定步长调节信号源频率，重复步骤d)～f),得到被测信道在工作频带内的群时延特性；h)准确记录测试的起止时间，必要时根据卫星轨道的变化修正群时延特性的测试结果。10.14.4数据处理群时延按公式(18)计算。式中：找出规定频带内群时延的最大值和最小值，群时延波动按公式(19)计算。△t=Tmax一Tmin…………(19)式中：△t——群时延波动，单位为纳秒(ns);带内群时延最小值，单位为纳秒(ns)。根据计算结果绘制群时延特性曲线。10.15三阶互调10.15.1测试原理利用两个信号源提供两个等幅上行激励信号，按规定补偿调节上行激励信号的输出电平，通过频谱仪观测被测信道的三阶互调产物，得到被测信道的三阶互调特性。10.15.2测试框图三阶互调测试框图如图9所示。合路器合路器功率放人器1功率测量设备1信号源2功率放大器2地面发射天线卫星频谱仪低噪声放大器地面接收天线图9三阶互调测试框图测试步骤如下：a)按图9所示连接测试仪器及设备；b)关闭信号源2的射频输出，设置信号源1的输出频率为上行通带中心频率fuc—△fu/2(fue为按专用技术文件的规定执行),调节信号源1的输出功率，使被测信道工作在饱和输入补偿-3dB状态，记录此时功率测量设备对应的读数；c)关闭信号源1的射频输出，设置信号源2的输出频率为fuc+△f./2,调节信号源2的输出功率，使得功率测量设备的读数与步骤b)中相同；d)开启信号源1的射频输出，使得被测信道工作在双载波输入补偿0dB状态；e)通过频谱仪测量两个上行信号产生信号(频率分别为fdc-△fu/2和fde+△fa/2,fde为下行中心频率)的输出功率(P′,P'2)和两个三阶互调信号(频率分别为fdc—3△fu/2和fde十3△fu/2)的输出功率(P',P'4),计算饱和输出功率时的三阶互调值；f)根据测试数据计算当前输入点的三阶互调值；g)调节信号源输出功率，按规定步长，从双波饱和输入补偿0dB降至-12dB(或按专用技术文件的规定的补偿值执行),重复步骤e)～f),得到相应的三阶互调值。三阶互调值按公式(20)计算。Pim=min(P',P'2)-max(P',P'4) (20)式中：P'₁——载波1的功率，单位为分贝瓦(dBW);P'₂——载波2的功率，单位为分贝瓦(dBW);P'3——三阶互调信号1的功率，单位为分贝瓦(dBW);P'4——三阶互调信号2的功率，单位为分贝瓦(dBW)。根据每个输入补偿点的测试值绘制三阶互调特性曲线。10.16ALC电平控制特性被测信道工作在ALC模式下，固定上行信号的频率和功率，依次改变被测信道的ALC电平挡位，GB/T1