北斗卫星导航产品认证测试系统功率的校准

石 磊，李 岩

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081；2.中国卫星导航定位应用管理中心，北京 100088)

北斗卫星导航产品认证测试系统功率的校准

石 磊1，李 岩2

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081；2.中国卫星导航定位应用管理中心，北京 100088)

北斗卫星导航产品认证测试系统是对北斗RDSS、北斗RNSS各类产品进行认证测试的专用设备，整个系统功率的准确与否，不但直接影响捕获灵敏度、跟踪灵敏度和发射EIRP等直接功率指标的测试精度，还将影响定位精度、测速精度、启动时间和重捕时间等一系列性能和功能指标的测试结果。出于保证北斗产品认证测试准确性的目的，提出了一种分解测量加系统修正的方法，对系统功率值进行校准，并利用标准北斗终端的代表性指标对校准结果进行了验证，测试结果表明该校准方法有效，系统经校准后满足开展北斗卫星导航产品认证测试的要求。

北斗认证测试；功率修正；系统链路；模拟器；校准

0 引言

目前，虽然我国针对北斗导航模拟器的校准已经出台了相关标准，但对于测试系统的校准技术研究还处于起步阶段[1]。模拟器只是北斗卫星导航产品认证测试系统的核心部件之一，模拟器、转台等单独的校准结果正常并不能代表系统满足要求[2]，没有准确评估系统中其他设备的影响，因此需要结合北斗卫星导航产品的特点、技术指标和量值传递要求，研究一种行之有效的系统功率校准方法[3]。本文提出一种首先对下行链路、上行链路、模拟器和入站单元的功率参数进行准确测量，然后在测试系统配置文件中进行修正的方法，解决了之前仅仅进行单独仪器校准所带来的整个系统功率测试精度较低的问题。

1 系统校准方法

北斗卫星导航产品认证测试系统由北斗导航信号模拟器(包括测试控制软件、数学仿真软件、信号仿真软件和主机等)[4]、RDSS入站单元[5]、下行链路(电缆、自由空间、连接器和天线等)、上行链路(电缆、自由空间、连接器和天线等)和转台等组成。本文提出的校准方法首先对系统信号功率存在影响的下行和上行链路[6]、北斗导航信号模拟器以及RDSS入站单元4个分量分别进行测量，然后利用测试控制软件调用系统配置文件对系统功率统一进行修正[7]。

1.1 系统链路衰减的测量

系统链路主要包括下行链路和上行链路，该链路是整个系统的导航信号的主路径。下行链路是指北斗导航信号模拟器射频信号出口到北斗卫星导航产品接收端之间的链路。上行链路是指北斗RDSS产品发射端到入站接收机之间的链路[8]。

1.2 北斗导航信号模拟器功率修正值的测量

北斗导航信号模拟器能够模拟产生北斗卫星导航信号、空间环境和终端载体运动轨迹，能够精确控制导航信号的频率、功率和时间信息等参数[11]，模拟器的功率准确度会直接影响对北斗卫星导航产品整体性能的测试结果。

1.3 RDSS入站单元功率修正值的测量

RDSS入站单元能够对北斗RDSS产品突发入站信号进行接收处理，具备对入站信号的捕获、跟踪、测距与数据解调功能，测量北斗卫星导航产品的多普勒变化及功率数据[13]。

RDSS入站单元主要采用铯原子频标、频谱分析仪等进行功率校准[14]，铯原子频标为RDSS入站单元内的入站基准源板卡提供频率基准信号[15]，通过上位机软件控制入站基准源板卡发射入站信号，采用频谱分析仪对入站基准源板卡的输出功率P3进行测量(用带内功率的方法)，同时记录RDSS入站单元测量的未经修正的功率值P4，RDSS入站单元功率修正值ΔP2=P3-P4，测量连接如图1所示。

图1 RDSS入站单元功率修正值的测量连接示意

2 系统功率的校准

2.1 出站信号功率校准

图2 系统有线链路出站信号功率校准示意

图3 系统无线链路出站信号功率校准示意

2.2 入站信号功率校准

图4 系统有线链路入站信号功率校准示意

图5 系统无线链路入站信号功率校准示意

3 校准结果验证

利用一台已经进行过精确标定的北斗双模终端对校准结果进行验证。测试系统与标准终端预热30 min，标准终端安装在测试状态上，确保天线相位中心与转台旋转中心重合。选择RDSS发射EIRP值和RNSS的接收灵敏度2项指标来分别对上行链路和下行链路的校准结果进行验证。终端天线的最大方向指向测试天线，因此转台不做方位和俯仰角度的旋转，2项指标分别进行连续3次重复性测试，具体测试结果如表1和表2所示。

表1 RDSS发射EIRP测试结果

表2 RNSS接收灵敏度测试结果

测试结果表明，发射EIRP值3次实测结果与标准值最大差为0.31 dB，接收灵敏度3次实测结果与标准值最大差为0.5 dB，说明利用该方法校准系统后，系统测量准确度≤0.5 dB，满足开展北斗产品高精度认证测试的需求。

4 结束语

北斗卫星导航产品认证测试系统是开展北斗认证测试工作的重要工具，系统自身的测试最大允许误差将决定测试结果是否准确，对相关机构做出认证授权决定起着至关重要的作用，从而推动北斗卫星导航产品检测认证工作的发展，因此提出一种科学合理的方式定期对系统进行校准有着十分重要的意义。

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Power Calibration of BeiDou Satellite Navigation Product Certification Testing System

SHI Lei1,LI Yan2

(1.The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China;2.ChinaNationalAdministrationofGNSSandApplications,Beijing100088,China)

BeiDou satellite navigation product certification testing system is a kind of special equipment for the certification testing of various products such as BeiDou RDSS and RNSS.The power accuracy of the whole system can not only affect directly the test accuracy of direct power specifications such as capture sensitivity,tracking sensitivity and launch EIRP value,but also affect the test results of performance and power specifications such as positioning accuracy,speed measuring precision,start time,recapture time,etc.In order to ensure the certification test accuracy of BeiDou products,this paper proposes a method of decomposition measuring and system correction for calibrating the system power value and verifying the calibration results by using the typical specifications of standard BeiDou terminal.The test results show that the proposed method is effective,and the system can meet the requirements of BeiDou product certification and test after calibration.

Beidou certification testing;power correction;system link;simulator;calibration

10.3969/j.issn.1003-3106.2017.07.13

石磊,李岩.北斗卫星导航产品认证测试系统功率的校准[J].无线电工程,2017,47(7):55-57.[SHI Lei,LI Yan.Power Calibration of BeiDou Satellite Navigation Product Certification Testing System[J].Radio Engineering,2017,47(7):55-57.]

2017-03-17

工业和信息化部电子信息产业发展基金资助项目(2014425)。

TN98

A

1003-3106(2017)07-0055-03

石 磊 男，(1982—)，硕士，高级工程师。主要研究方向：卫星导航检测与认证。

李 岩 女，(1985—)，硕士，工程师。主要研究方向：卫星导航与位置服务。