СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ СПУТНИКА НА ОРБИТЕ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ СИСТЕМА ОРБИТАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ (IOT)
METHOD OF DETERMINING CHARACTERISTICS OF ON-BOARD EQUIPMENT OF SATELLITE IN ORBIT AND CORRESPONDING IN ORBIT TESTING SYSTEM (IOT)

Настоящее изобретение относится к способу выявления характеристик функционирования бортового оборудования спутника на орбите, в частности, на его служебной орбите, с использованием наземной станции орбитальных испытаний (IOT). Изобретение более конкретно относится к выявлению характеристик приемной антенны и/или подсистемы передачи восходящего канала приема бортового оборудования, испытываемого на служебной орбите.
Когда испытывается номинальная эксплуатация приемной антенны спутника на орбите, диаграмма излучения приемной антенны испытывается и сравнивается с ожидаемыми эксплуатационными нормативами.
Изобретение применяется, в частности, для орбитальных испытаний телекоммуникационного спутника, но также и любого спутника, бортовое оборудование которого состоит из приемной антенны восходящего канала, передающей антенны нисходящего канала и по меньшей мере одного прозрачного транспондера (транспондера прямой ретрансляции), соединенного между приемной антенной восходящего канала и передающей антенной нисходящего канала, или бортовое оборудование которого состоит из приемной антенны восходящего канала, передающей антенны и по меньшей мере одного регенеративного транспондера, имеющего по меньшей мере одно телеметрическое измерение мощности на его подсистеме передачи восходящего канала, представляющее входную мощность транспондера.
Известные способы испытаний бортового оборудования спутника на орбите чаще всего основаны на использовании испытательного сигнала на немодулированной несущей, т.е., синусоидальном сигнале, иногда называемом чистой несущей. Этот испытательный сигнал формируется, усиливается и передается по восходящему каналу через наземную станцию, имеющую передающую наземную антенну. Бортовое оборудование спутника принимает немодулированный испытательный сигнал через приемную антенну восходящего канала, сигнал распространяется через транспондер и ретранслируется на наземную станцию через передающую антенну нисходящего канала. На основе измерений, выполненных над сигналом нисходящего канала, когда транспондер работает в линейном и прозрачном режиме, возможно выявить характеристики отклика приемной антенны спутника.
Также известно использование немодулированных испытательных сигналов в виде испытательных сигналов с несколькими несущими для испытания работы многолучевой приемной антенны или многочастотной приемной антенны, т.е., одновременное формирование множества синусоидальных чистых несущих, распределенных по диапазону частот.
Известные способы испытаний, основанные на использовании немодулированных испытательных сигналов и описанные выше, имеют много недостатков.
Первая техническая проблема возникает из-за ограничения испытаний приемной антенны спутника участком зоны покрытия передающей антенны. Фактически, для способа испытаний, который будет использоваться, испытательная наземная станция, которая одновременно передает испытательный сигнал по восходящему каналу и собирает сигнал, прозрачно ретранслированный спутником по нисходящего канала, должна быть помещена в область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника. Таким образом, невозможно провести испытания приемной антенны по всему ее угловому покрытию.
Вторая техническая проблема связана с использованием испытательных сигналов, предназначенных для испытания работы многолучевой приемной антенны или многочастотной приемной антенны. Это требует формирования испытательных сигналов с несколькими несущими и устройства для формирования этих сигналов, что увеличивает сложность испытательной системы.
Наконец, и в целом, когда одна или более немодулированных испытательных несущих передаются испытательной наземной станцией, третья техническая проблема вызывается существованием помех, созданных наземной станцией с другими смежными и действующими спутниками, и эти помехи являются вредными и недопустимыми для этих смежных штатных спутников, и требуется глобальная координация частот и, следовательно, специфические конурации относительно измерений IOT.
Фактически спектральная плотность высокой мощности одной или более немодулированных несущих, которая может составлять приблизительно на 70 дБ выше, чем у модулированной несущей, приводит к серьезным ограничениям координации частот.
Из конкретных подходов к глобальной координации частот первый подход состоит в выборе долготы орбитальных испытаний (IOT) испытуемого спутника, отличающейся от окончательной служебной орбитальной позиции, чтобы испытуемый спутник не создавал помехи со смежными штатными спутниками. Этот подход иногда является подходящим и особенно для геостационарного спутника.
Второй подход к измерениям IOT состоит в выборе периодов времени испытания в течение ночи, чтобы ограничить эффекты от помех на смежных спутниках, трафик которых может сократиться в течение этих ночных периодов.
Третья конурация состоит в выполнении измерений IOT с использованием смещения испытательных частот относительно служебных частот испытуемого спутника, которые лежат в пределах защитных диапазонов смежных спутников.
Однако такие конурации являются дорогими и занимают много времени для реализации, а также ограничивают измерения IOT, которые требуется выполнить, с точки зрения диапазонов параметров, характеристики которых требуется выявить, количества конураций испытываемого бортового оборудования и продолжительности измерений, и даже могут воспрепятствовать выполнению некоторых измерений IOT.
Настоящее изобретение направлено, во-первых, на то, чтобы облегчить трудности, вызванные третьей технической проблемой, предложить способ и систему IOT, которые обеспечивают простую возможность выявить характеристики бортового оборудования испытуемого спутника через его восходящий канал в служебной орбитальной позиции спутника, в частности, выявить характеристики диаграммы излучения приемной антенны восходящего канала, в то же время отвечая требованиям для координации частот с другими смежными или близко примыкающими спутниками.
Кроме того, и во-вторых, настоящее изобретение направлено на то, чтобы облегчить трудности, вызванные первой и второй техническими проблемами, и предложить способ и систему IOT, которые позволяют расширить выявление характеристик углового диапазона диаграммы излучения приемной антенны восходящего канала, и когда множество каналов испытываются параллельно, например, во время секций направленности приемной антенны бортового оборудования с несколькими частотами (это известно как сопоставление антенн IOT) для уменьшения продолжительности измерений IOT или сложности выделенного испытательного стенда с несколькими несущими.
С этой задачей изобретение заключается в способе выявления характеристик функционирования бортового оборудования спутника на орбите с использованием испытательной наземной станции, испытательная наземная станция включает в себя первое радиочастотное средство усиления и радиочастотную передающую наземную антенну с первым входным портом антенны, соединенным с выходом первого радиочастотного средства усиления, бортовое оборудование спутника включает в себя первую приемную антенну спутника для восходящего канала, вторую передающую антенну спутника для нисходящего канала и транспондер, соединенный между первой приемной антенной спутника и второй передающей антенной спутника, транспондер включает в себя второй радиочастотный входной порт, соединенный с выходным портом приемной антенны спутника, и второе средство усиления, выполненное с возможностью выполнять усиление на входном участке транспондера восходящего канала или во всех сигналах транспондера в диапазоне частот приема транспондера в соответствии с линейным режимом усиления и с фиксированным коэффициентом усиления, которым можно дистанционно управлять в диапазоне коэффициента усиления между первым нижним коэффициентом усиления Gmin и вторым верхним коэффициентом усиления Gmax включительно, способ характеризуется тем, что содержит этап обеспечения, заключающийся в: обеспечении первого средства усиления, которое может быть выполнено с возможностью формировать на входе передающей наземной антенны испытательные тепловые шумы, имеющие ширину диапазона, которая больше или равна диапазону приема транспондера, и спектральная плотность мощности которых может быть отрегулирована до опорной спектральной плотности мощности испытательных тепловых шумов Dref, в результате чего отношение спектральной плотности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, когда спектральная плотность передаваемых тепловых шумов равна опорной спектральной плотности Dref, и принятых на входе транспондера к спектральной плотности минимального уровня тепловых шумов, формируемых только внутри спутника, и естественным тепловым шумам Земли на входе транспондера больше или равно первому порогу Ds1, равному 10 дБ.
В соответствии с конкретными вариантами воплощения способ IOT имеет один или более следующих признаков:
.- испытательный стенд, удаленный от испытательной наземной станции или интегрированный в испытательную наземную станцию, выполнен с возможностью отправлять и принимать, соответственно, дистанционные команды конурации и телеметрические измерения от спутника через инфраструктуру дистанционного управления и телеметрических измерений, имеющую в качестве оконечного оборудования станцию дистанционного управления и телеметрических измерений, видимую со спутника, и отправлять и принимать от испытательной наземной станции команды первого средства усиления и испытательные тепловые шумы, ретранслированные спутником, с обработкой или без обработки, способ дополнительно содержит этапы, на которых: конурируют позицию спутника и/или приемной антенны спутника таким образом, чтобы приемная антенна была направлена на наземную станцию в соответствии с опорным угловым положением; конурируют второе средство усиления бортового оборудования на предварительно заданном фиксированном коэффициенте усиления, который соответствует линейному режиму работы по меньшей мере по входному участку транспондера, соответствующему восходящему каналу, или всему транспондеру, когда испытательные тепловые шумы, принятые от наземной станции, и на входе транспондера соответствуют спектральной плотности испытательного теплового шума, переданной наземной станцией, равной опорной спектральной плотности Dref; конурируют первое средство усиления испытательной наземной станции для формирования на входе передающей наземной антенны испытательных тепловых шумов, имеющих диапазон, покрывающий диапазон приема транспондера, и спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности Dref, и передачи испытательных тепловых шумов посредством испытательной наземной станции в этой конурации первого средства усиления; затем в течение предварительно заданного периода времени собирают по меньшей мере одно измерение, представляющее мощность, принятую на входе транспондера по меньшей мере через одно соответствующее измерение мощности приема: либо посредством испытательной наземной станции через нисходящий канал, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станции находится внутри упомянутой области пересечения; либо посредством соответствующих телеметрических измерений мощности, принятой в местоположении транспондера, когда усиление является линейным и когда в связи с этим известен соответствующий коэффициент усиления; ширина диапазона испытательных тепловых шумов, передаваемых спутнику, составляет между 30 МГци 3 ГГц включительно или между 3% и 10% включительно относительно центральной частоты передачи диапазона частот испытательной наземной станции или диапазона частот приема бортового оборудования;
.- диапазон частот передачи испытательной наземной станции и, соответственно, диапазон приема бортового оборудования находятся в диапазонах L, S, C, X, Q, V, Ku и Ka;
.- первый порог отношения плотности шумов Ds1 зависит от диапазона частот приема бортового оборудования, орбиты спутника, размера передающей антенны испытательной наземной станции и параметра G/T бортового оборудования испытуемого спутника;
.- выявление характеристик функционирования бортового оборудования спутника на служебной орбите включено в комбинацию: выявление характеристик одной или более угловых диаграмм излучения и/или одной или более угловых секций излучения приемной антенны спутника с одной частотой или несколькими частотами, когда транспондер бортового оборудования представляет собой прозрачный транспондер или регенеративный транспондер; отклик линейного коэффициента усиления от входного порта до выходного порта транспондера, когда транспондер представляет собой прозрачный транспондер, работающий в линейном режиме, и когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника, и наземная станция находится в упомянутой области пересечения; изменение линейного коэффициента усиления транспондера в зависимости от частоты в диапазоне транспондера для фиксированного коэффициента усиления транспондера; измерение потока насыщения или плотности потока насыщения (SFD) транспондера спутника и измерение эффективной изотропно излучаемой мощности (EIRP) бортового оборудования, когда транспондер является прозрачным; измерение параметра G/T бортового оборудования с видимостью или без видимости нисходящего канала с наземной станции, когда транспондер представляет собой прозрачный транспондер или регенеративный транспондер; выявление характеристик допустимой радиочастотной мощности бортового оборудования, и/или потребления и/или функционирования платформы, когда бортовое оборудование нагружено тепловыми шумами, принятыми в конурации, близкой к эксплуатационным условиям, например в соответствии с максимальным трафиком или переменным во времени трафиком;
.- выявление характеристик бортового оборудования представляет собой выявление характеристик угловой диаграммы или угловых секций изменения направленности приемной антенны спутника, и способ содержит этапы, на которых: конурируют позицию спутника и/или приемной антенны спутника таким образом, чтобы приемная антенна спутника была направлена на испытательную наземную станцию в соответствии с опорным угловым положением; конурируют второе средство усиления бортового оборудования на предварительно заданном первом фиксированном коэффициенте усиления, который соответствует линейному режиму работы на входном участке транспондера, соответствующем восходящему каналу, или во всем транспондере, когда испытательные тепловые шумы, принятые от наземной станции, и на входе транспондера соответствуют спектральной плотности испытательных тепловых шумов, переданных наземной станцией, равной опорной спектральной плотности Dref; конурируют первое средство усиления наземной станции для формирования на входе передающей наземной антенны испытательных тепловых шумов, имеющих ширину диапазона, которая больше или равна ширине диапазона приема транспондера, и спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности Dref; наземная станция затем формирует в течение предварительно заданного периода времени испытательные тепловые шумы, соответствующие конурации первого средства усиления в опорной спектральной плотности Dref, когда приемная антенна спутника направлена на наземную станцию в соответствии с опорным направлением; затем измеряют опорный уровень, соответствующий опорному направлению, из сигнала испытательных тепловых шумов, ретранслированного бортовым оборудованием на нисходящем канале и принятого наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находится в упомянутой области пересечения, или из телеметрического измерения со спутника, обеспечивающего уровень мощности, принятый в местоположении транспондера, при котором усиление является линейным, и когда в связи с этим известен коэффициент усиления в отношении этого местоположения; затем отклоняют направление приемной антенны относительно опорного направления по множеству отклоненных угловых положений приемной антенны относительно опорного направления и для каждого отклоненного углового положения формируют на основе в течение предварительно заданного периода времени испытательные тепловые шумы, покрывающие диапазон приема транспондера и соответствующие конурации первого средства усиления при опорной плотности Dref; и измеряют в течение предварительно заданного периода времени на одной или более частотах из диапазона транспондера относительную направленность или относительный коэффициент усиления приемной антенны спутника относительно опорного уровня, соответствующего отклоненному угловому положению приемной антенны спутника на основе сигнала испытательных тепловых шумов, ретранслированного бортовым оборудованием на нисходящем канале и принятого наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находится в упомянутой области пересечения, или на основе телеметрического измерения со спутника, обеспечивающего уровень мощности приема в местоположении транспондера, когда усиление является линейным и известен коэффициент усиления в отношении этого местоположения; сохраняют заданные угловые смещения направления приемной антенны спутника и соответствующие измерения относительной направленности или относительного коэффициента усиления; затем из заданных угловых смещений направления приемной антенны спутника и соответствующих измерений относительной направленности или относительного коэффициента усиления с одной частотой или несколькими частотами воссоздают одну или более угловых диаграмм изменения направленности приемной антенны спутника и/или одну или более угловых секций изменения направленности приемной антенны спутника;
.- транспондер представляет собой прозрачный транспондер и выявление характеристик бортового оборудования представляет собой выявление характеристик отклика коэффициента усиления транспондера от его входного конца до его выходного конца по диапазону приема транспондера после предварительно заданной команды коэффициента усиления второму средству усиления, и для этого транспондер работает в линейном режиме, когда испытательная наземная станция формирует испытательные тепловые шумы, спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности мощности Dref; и способ содержит этапы, на которых: направляют приемную антенну спутника на испытательную наземную станцию в соответствии с опорным направлением; затем конурируют второе средство усиления, чтобы зафиксировать коэффициент усиления транспондера на предварительно заданном значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера, когда наземная станция передает испытательные тепловые шумы с опорной спектральной плотностью мощности Dref; и конурируют первое средство усиления наземной станции для формирования тепловых шумов на входе передающей антенны, покрывающих диапазон транспондера, и предписывают пошагово варьировать спектральную плотность мощности испытательных тепловых шумов в течение предварительно заданной продолжительности в диапазоне ослабления относительно опорной спектральной плотности Dref между 0 дБ и значением возврата, которое меньше или равно первому порогу Ds1 включительно; и по пройденному множеству плотностей энергии тепловых шумов, формируемых станцией, совместно измеряют мощности на входе транспондера и соответствующие мощности на выходе транспондера и выводят из них изменение во времени коэффициента усиления в зависимости от входной мощности транспондера;
.- транспондер представляет собой прозрачный транспондер; и выявление характеристик бортового оборудования представляет собой выявление характеристик частотного отклика коэффициента усиления по всему диапазону транспондера после того, как та же предварительно заданная команда коэффициента усиления применена ко второму средству усиления, и для этого транспондер работает в линейном режиме, когда наземная станция формирует испытательные тепловые шумы, спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности мощности Dref; и способ содержит этапы, на которых: направляют приемную антенну спутника на испытательную наземную станцию в соответствии с опорным направлением; затем конурируют второе средство усиления, чтобы зафиксировать коэффициент усиления транспондера на предварительно заданном значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера, когда испытательная наземная станция передает испытательные тепловые шумы с опорной спектральной плотностью мощности; и конурируют первое средство усиления испытательной наземной станции для формирования тепловых шумом на входе передающей наземной антенны, покрывающих диапазон приема транспондера, с опорной спектральной плотностью мощности Dref; по множеству частот, пошагово пройденных в течение предварительно заданной продолжительности, совместно измеряют переданную и принятую спектральные плотности в зависимости от частоты посредством наземной станции через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находятся в упомянутой области пересечения; затем выводят из них изменение коэффициента усиления в зависимости от частоты в диапазоне приема транспондера;
.- транспондер является прозрачным транспондером; и выявление характеристик бортового оборудования представляет собой выявление характеристик потока насыщения или плотности потока насыщения (SFD) транспондера спутника и/или измерение EIRP (эффективной изотропно излучаемой мощности) бортового оборудования; и способ содержит этапы, на которых: направляют приемную антенну спутника на наземную станцию в соответствии с опорным направлением; затем- конурируют второе средство усиления, чтобы предписать транспондеру работать в линейном режиме усиления, когда спектральная плотность мощности испытательных тепловых шумов, введенных на входе передающей наземной антенны, меньше или равна опорной спектральной плотности мощности Dref; конурируют первое средство усиления наземной станции для формирования испытательных тепловых шумов на входе передающей наземной антенны, покрывающих диапазон приема транспондера, и предписывают пошагово варьировать спектральную плотность мощности испытательных тепловых шумов в течение предварительно заданной продолжительности в диапазоне ослабления относительно опорной спектральной плотности Dref между 0 дБ и значением возврата, которое меньше или равно первому порогу Ds1 включительно; и по пройденному множеству плотностей мощности тепловых шумов, формируемых наземной станцией, совместно измеряют либо соответствующие входную и выходную мощности транспондера через спутниковые телеметрические измерения, либо входные мощности транспондера через измерение на уровне наземной станции или через спутниковое телеметрическое измерение и соответствующие мощности, принятые наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находится в упомянутой области пересечения, и выводят из них изменение во времени EIRP (эффективной изотропно излучаемой мощности) бортового оборудования в зависимости от входной мощности, принятой транспондером по первому диапазону наблюдения; и/или способ содержит этапы, на которых: конурируют первое средство усиления, чтобы зафиксировать спектральную плотность испытательных тепловых шумов, введенных на входе передающей наземной антенны и покрывающих полный диапазон транспондера с опорной спектральной плотностью мощности Dref; затем конурируют второе средство усиления транспондера, предписывая пошагово варьировать линейный коэффициент усиления транспондера в течение предварительно заданной продолжительности в диапазоне коэффициентов усиления транспондера между первым нижним значением Gmin коэффициента усиления и вторым верхним значением Gmax коэффициента усиления включительно, чтобы предписать транспондеру работать в нелинейном режиме, в котором сжат усилитель высокой мощности, формирующий один конец второго средства усиления; и по пройденному множеству команд линейного коэффициента усиления транспондера совместно измеряют либо соответствующие входную и выходную мощности транспондера через спутниковые телеметрические измерения, либо входные мощности транспондера через измерение на уровне наземной станции или через спутниковое телеметрическое измерение и соответствующие мощности, принятые наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находится в упомянутой области пересечения, и выводят из них изменение во времени эффективной изотропно излучаемой мощности (EIRP) бортового оборудования в зависимости от коэффициента усиления транспондера и входной мощности, принятой на входе транспондера, соответствующей спектральной плотности испытательных тепловых шумов, переданных на землю, равной опорной спектральной плотности Dref и/или плотности потока насыщения (SFD);
.- выявление характеристик бортового оборудования представляет собой измерение параметра G/T, где G обозначает коэффициент усиления антенны, и T обозначает температуру шумов, направленных на вход транспондера; и когда транспондер является прозрачным и не существует пересечения между покрытием восходящего канала и покрытием нисходящего канала, или транспондер является регенеративным, способ содержит этапы, на которых: направляют приемную антенну спутника на наземную станцию в соответствии с опорным направлением; выключают или оставляют выключенной передачу радиоэлектрических сигналов посредством наземной станции; затем конурируют второе средство усиления транспондера на значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера и измерением шумов через спутниковое телеметрическое измерение; затем измеряют тепловые шумы N1, являющиеся собственными для транспондера, присутствующие на входе транспондера, через входное телеметрическое измерение транспондера; затем активируют наземную станцию и конурируют первое средство усиления для формирования испытательных тепловых шумов, измеренная на земле спектральная плотность которых больше или равна опорной плотности Dref; затем измеряют принятые тепловые шумы N2, прибывающие от наземной станции, и на входе транспондера в диапазоне приема транспондера через входное телеметрическое измерение транспондера; определяют отношение G/T из отношения принятых тепловых шумов N2 к тепловым шумам N1, являющихся собственными для транспондера;
.- выявление характеристик бортового оборудования представляет собой измерение параметра G/T, где G обозначает коэффициент усиления антенны, и T обозначает температуру шумов, направленных на вход транспондера; и когда транспондер является прозрачным и существует пересечение между покрытием восходящего канала и покрытием нисходящего канала, способ измерения параметра G/T содержит этапы, на которых: направляют приемную антенну спутника на наземную станцию в соответствии с опорным направлением; выключают или оставляют выключенной передачу радиоэлектрических сигналов посредством наземной станции; затем конурируют второе средство усиления транспондера на значение коэффициента усиления, совместимое с линейной работой транспондера; затем измеряют собственные тепловые шумы N1 на нисходящем канале; затем активируют наземную станцию и конурируют первое средство усиления для формирования испытательных тепловых шумом, измеренная на земле спектральная плотность которых больше или равна опорной плотности Dref; затем измеряют тепловые шумы N2, принятые на нисходящем канале; затем определяют отношение G/T из отношения измеренных тепловых шумов N2 к собственным тепловым шумам N1 транспондера.
Изобретение также заключается в системе для выявления характеристик функционирования бортового оборудования спутника на орбите по диапазону частот и на восходящем канале, бортовое оборудование спутника включает в себя первую приемную антенну спутника для восходящего канала, вторую передающую антенну спутника для нисходящего канала и широкополосный транспондер, соединенный между первой приемной антенной спутника и второй передающей антенной спутника, транспондер включает в себя второй радиочастотный входной порт, соединенный с выходным портом приемной антенны спутника, и второе средство усиления, выполненное с возможностью осуществлять усиление на входном участке транспондера восходящего канала или во всех сигналах транспондера в диапазоне частот в соответствии с линейным режимом усиления и с фиксированным коэффициентом усиления, которым можно дистанционно управлять в диапазоне коэффициента усиления, варьирующем между первым нижним коэффициентом усиления Gmin и вторым верхним коэффициентом усиления Gmax включительно, и система содержит: испытательную наземную станцию, включающую в себя первое радиочастотное средство усиления и радиочастотную передающую наземную антенну со входным портом, соединенным с выходом первого средства усиления; инфраструктуру дистанционного управления и телеметрических измерений бортового оборудования и спутниковой платформы, имеющую в качестве оконечного оборудования станцию дистанционного управления и телеметрических измерений, видимую со спутника; и испытательный стенд, соединенный с испытательной наземной станцией и с инфраструктурой дистанционного управления и телеметрических измерений, выполненный с возможностью реализовать определенный выше способ выявления характеристик бортового оборудования посредством координации отправки команд и приема сигналов, которые должны быть измерены, и/или телеметрических измерений, соответственно отправленных испытательной наземной станции и принятых от станции дистанционного управления и телеметрических измерений; система характеризуется тем, что: первое средство усиления наземной станции может быть выполнено с возможностью формировать на входе передающей наземной антенны испытательные тепловые шумы, имеющие ширину диапазона, которая больше или равна диапазону приема приемника, и спектральная плотность мощности которых может быть отрегулирована до опорной спектральной плотности мощности Dref, в результате чего отношение плотности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, когда она выполняет передачу, равно опорной спектральной плотности Dref и принятой на входе транспондера к спектральной плотности минимального уровня тепловых шумов, формируемых только внутри спутника, и естественным тепловым шумам Земли на входе транспондера, и больше или равно первому порогу Ds1, равному 10 дБ.
В соответствии с конкретными вариантами осуществления система для выявления характеристик функционирования бортового оборудования имеет один или более следующих признаков:
.- испытательный стенд содержит: средство для сбора в течение предварительно заданного периода времени тепловых шумов, переданных передающей антенной спутника на нисходящем канале, принятых испытательной наземной станцией, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находятся в упомянутой области пересечения, и/или телеметрических измерений испытательных тепловых шумов, принятых в различных местоположениях транспондера, и телеметрических измерений с платформы, представляющих допустимую радиочастотную мощность бортового оборудования, и/или электрическое потребление и/или тепловые характеристики платформы, когда бортовое оборудование нагружено испытательными тепловыми шумами в конурации, близкой к эксплуатационным условиям, например, с максимальным трафиком или переменным во времени трафиком; средства для дистанционного управления бортовым оборудованием и/или платформой спутника на служебной орбите в течение упомянутого предварительно заданного периода времени, чтобы придать угловое смещение направления приемной антенны спутника относительно опорного направления с предварительно заданным изменением и/или изменить линейный коэффициент усиления транспондера, когда он находится в линейном режиме усиления, или задать нелинейный режим усиления транспондера посредством активации контура автоматического управления усилением на входе выходного усилителя высокой мощности; средство хранения изменений, управляемое средством дистанционного управления испытательного стенда; средство корреляции для корреляции измерения сигнала посредством передающей антенны спутника на нисходящем канале спутника, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция расположена в пересечении, и/или телеметрических измерений испытательного сигнала, принятого в различных местоположениях транспондера; и/или других параметров спутника, относящихся к бортовому оборудованию, представляющих допустимую радиочастотную мощность бортового оборудования и функционирование с точки зрения потребления и теплорегуляции платформы, и для выведения из них измеренных изменений параметров, выявляющих характеристики бортового оборудования или платформы в зависимости изменений, заданных спутнику.
Изобретение будет более понятно после прочтения следующего описания вариантов осуществления, данных только в качестве примера, и со ссылкой на чертежи.
- . 1 - изображение примера архитектуры системы IOT в соответствии с изобретением, выполненной с возможностью выявлять характеристики функционирования бортового оборудования спутника на его служебной орбите;
- . 2 - изображение упрощенного примера бортового оборудования, испытываемого системой IOT, показанной на . 1;
- . 3 - изображение упрощенного примера испытательной наземной системы из системы IOT, показанной на . 1;
- . 4 и 5 - сравнительные изображения степеней помех, которым подвергаются смежные штатные спутниковые системы, вызванные испытуемым спутником и системой IOT, когда сигналы IOT представляют собой соответственно один или более классических немодулированных сигналов или широкополосный сигнал тепловых шумов в соответствии с изобретением;
- . 6 - общая блок-схема последовательности операций способа выявления характеристик бортового оборудования в соответствии с изобретением, бортовым оборудованием является, например, бортовое оборудование, показанное на . 2;
- . 7 - блок-схема последовательности операций выявления характеристик одной или более схем излучения и/или множества угловых секций излучения приемной антенны спутника бортового оборудования;
- . 8 - блок-схема последовательности операций выявления характеристик отклика коэффициента усиления транспондера от его входного конца до его выходного конца по всему диапазону приема транспондера в соответствии с предварительно заданной командой коэффициента усиления, примененной ко второму средству усиления в линейном режиме работы транспондера;
- . 9 - блок-схема последовательности операций выявления характеристик частотного отклика коэффициента усиления по всему диапазону транспондера в соответствии с такой же предварительно заданной командой коэффициента усиления, примененной ко второму средству усиления, и для этого транспондер работает в линейном режиме;
- . 10 - блок-схема последовательности операций выявления характеристик потока насыщения или плотности потока насыщения (SFD) транспондера спутника и/или измерения EIRP (эффективной изотропно излучаемой мощности) бортового оборудования;
- . 11 - изображение одного примера изменения во времени измеренного EIRP бортового оборудования в диапазоне Ka, когда варьируются коэффициенты усиления наземной станции IOT и транспондер испытуемого бортового оборудования в соответствии со способом выявления характеристик изменения во времени EIRP, показанным на . 10;
- . 12 - блок-схема последовательности операций выявления характеристик параметра G/T бортового оборудования.
В соответствии с . 1 система 2 орбитальных испытаний (IOT) выполнена с возможностью выявлять характеристики функционирования бортового оборудования 4 спутника 6, испытываемого в диапазоне частот приема, которые являются частотами восходящего канала 8. Выполнение испытаний предусматривается, когда испытуемый спутник 6 находится на предварительно заданной орбите, особенно на своей служебной орбите. В данном случае предполагается, что спутник 6 находится в геостационарной орбите.
В качестве альтернативы, спутник занимает орбиту во множестве, содержащем средневысотные околоземные орбиты (СОО; MEO), низкие околоземные орбиты (НОО; LEO).
В соответствии с урой 2 и упрощенным примером бортового оборудования бортовое оборудование 4 спутника 6 включает в себя первую приемную антенну 12 спутника для восходящего канала 8, вторую передающую антенну 14 спутника для нисходящего канала 16 и транспондер 20, в данном случае имеющий широкий диапазон приема, соединенный между первой приемной антенной 12 спутника и второй передающей антенной 14 спутника.
Транспондер 20 включает в себя радиочастотный входной порт 24, соединенный с выходным портом 26 приемной антенны 12 спутника, и второе средство 28 усиления, выполненное с возможностью выполнять усиление во входном участке транспондера, соответствующем восходящему каналу 8, или во всей подсистеме передачи сигналов транспондера, содержащейся в диапазоне частот приема транспондера, в линейном режиме усиления и с фиксированным коэффициентом усиления, которым можно дистанционно управлять в диапазоне коэффициента усиления между первым нижним коэффициентом усиления Gmin и вторым верхним коэффициентом усиления Gmax включительно.
- Второе средство 28 усиления содержит соединенный непосредственно с выходом приемной антенны 12 спутника малошумящий усилитель (LNA) 32 и затем каскадно через канальный фильтр 34, определяющий транспондер как широкополосный канал передачи, сначала промежуточную подсистему 36 усиления, затем усилитель 38 высокой мощности (HPA). Бортовое оборудование 4, составленное таким образом, в данном случае выполняет функцию прозрачного транспондера (транспондера прямой ретрансляции), посредством чего сигнал, принятый на восходящем канале 8, ретранслируется после усиления и частотной транспозиции по всему диапазону транспондера на нисходящего канала 16 спутника 4 через передающую антенну 16 спутника. В примере на . 2 представлен единственный транспондер, но бортовое оборудование может содержать множество транспондеров, относящихся ко множеству разных частот приема и/или передачи.
- Когда приемная антенна 12 спутника не принимает сигнал, бортовое оборудование 4, тем не менее, формирует шумы, которые имеют два основных компонента, первый компонент шумов, происходящий от естественного теплового излучения Земли, переданного бортовому оборудованию приемной антенной 12 спутника, и потенциально содержащий помехи, происходящие от смежных спутниковых систем, и второй компонент тепловых шумов, формируемый самим транспондером, в частности, малошумящей подсистемой приема или LNA 32.
- Далее более подробно описывается один вариант осуществления промежуточной подсистемы 36 усиления и соответствующие связанные конурации, которые позволяют выявлять характеристики бортового оборудования в участке транспондера, соответствующем подсистеме восходящего канала, например, выявлять характеристики функционирования приемной антенны 12, и сделать возможным выявление характеристик бортового оборудования по всей подсистеме передачи транспондера.
- Промежуточная подсистема 36 усиления включает в себя по меньшей мере один первый усилитель 42, который позволяет регулировать уровень выходного сигнала канального фильтра 34 таким образом, чтобы он был совместим с динамическим диапазоном контура 44 автоматического управления усилением, размещенного на выходе первого усилителя 42. Контур 44 автоматического управления усилением позволяет получить сигнал постоянного уровня на входе второго усилителя 46, который выполнен с возможностью усиливать сигнал, чтобы достигнуть необходимой рабочей точки на входе усилителя 38 высокой мощности. Третий усилитель 48 на выходе второго усилителя 46 компенсирует нелинейность частоты усилителя 38 высокой мощности.
- Пример промежуточной подсистемы 36 усиления, показанный на . 2, обеспечен посредством неограничивающей иллюстрации. В частности, могут присутствовать другие усилители, размещенные каскадно. Например, контур 44 автоматического управления усилением, или контур 44 AGC, может быть необязательным. Контур 44 автоматического управления усилением также может являться отсоединяемым, и когда он отсоединен, делать возможной работу транспондера в линейном режиме с управляемым и фиксированным коэффициентом усиления, когда работа транспондера 20 активирована в нелинейном режиме.
- Следует отметить, что когда выявление характеристик функционирования бортового оборудования ограничено функционированием, связанным с восходящим каналом, например, угловой диаграммой излучения приемной антенны спутника, параметром G/T бортового оборудования, линейным коэффициентом усиления во входном участке подсистемы передачи транспондера, или ограничено функционированием всего транспондера, когда он работает в линейном режиме, будут использоваться команды, подходящие для нижнего участка диапазона коэффициентов усиления второго средства 36 усиления, которыми можно дистанционно управлять.
- Следует отметить, что если доступен первый датчик измерений входной мощности транспондера и второй датчик, расположенный в нисходящем направлении от малошумящего усилителя, например, датчик входной мощности контура автоматического управления усилением, расположенный на входе контура AGC, поддержка активности контура AGC не препятствует измерениям линейного коэффициента усиления, и ретрансляция на землю телеметрических измерений первых и вторых датчиков позволит выполнить эти измерения линейного коэффициента усиления.
- Следует отметить, что когда такие телеметрические измерения доступны, выявление характеристик функционирования, связанного с восходящим каналом бортового оборудования, равнозначно относится к прозрачному транспондеру или регенеративному транспондеру. Следует помнить, что регенеративный транспондер может быть разбит на подсистему передачи восходящего канала, включающую в себя цифровую демодуляцию принятых сигналов восходящего канала, и подсистему передачи нисходящего канала, включающую в себя цифровую модуляцию сигналов, отправленных по нисходящему каналу.
- Следует отметить, что когда выявление характеристик восходящего канала или линейного коэффициента усиления транспондера прозрачного бортового оборудования выполняется при помощи измерений, выполняемых на основе испытательных тепловых шумов, ретранслированного посредством бортового оборудования, конурация транспондера подходит для линейного режима работы, который требует деактивации контуров AGC в транспондере, если таковые имеются.
- Когда требуется выявление характеристик бортового оборудования в целом, как например, изменение EIRP в зависимости от входной мощности транспондера и/или определение плотности потока насыщения SFD, контур AGC будет деактивирован, и если доступен достаточный динамический диапазон для испытательных тепловых шумов, принятых на входе транспондера, относительно минимального уровня шумов самого транспондера, т.е., собственных шумов, формируемых транспондером, и естественных тепловых шумов Земли, EIRP может быть измерен в линейном режиме. Динамический диапазон считается достаточным для некоторых типов измерения, когда он больше или равен 10 дБ. Это имеет последствие в том, что на земле имеется в наличии генератор тепловых шумов, способный испускать достаточную мощность для достижения максимального значения динамического диапазона, совместимого с балансом соединения восходящего канала между наземной станцией IOT и бортовым оборудованием испытуемого спутника.
- Измерения EIRP в линейном режиме могут быть дополнены измерениями EIRP в нелинейном режиме посредством установки уровня испытательных тепловых шумов на их максимальный уровень и постепенного увеличения коэффициента усиления второго средства усиления.
- Бортовое оборудование спутника конурируется центром управления спутниками, удаленным от испытательной станции.
- В соответствии с . 1 зона покрытия, которая может быть подвергнута испытаниям без использования телеметрических измерений со спутника, представляющая мощность испытательных тепловых шумов, ретранслированную бортовым оборудованием 4, характеристики которого должны быть выявлены, ограничена областью 62 пересечения между первой зоной 64 покрытия восходящего канала, или зоной покрытия приемной антенны 12 спутника, и второй зоной 66 покрытия нисходящего канала, или зоной покрытия передающей антенны 14 спутника.
- Когда такой области пересечения не существует, необходимо использовать телеметрические измерения от спутника, представляющие линейным образом мощность испытательных тепловых шумов, принятую в диапазоне приема на входе транспондера бортового оборудования, характеристики которого должны быть выявлены, для выявления характеристик антенны 12 приема.
В соответствии с . 1 и 3 система 2 IOT содержит наземную станцию 82 IOT и испытательный стенд 84 IOT.
Испытательная наземная станция 82 выполнена с возможностью формировать испытательный сигнал, состоящий из широкополосного сигнала тепловых шумов, усиленного по диапазону использования восходящего канала 8 бортового оборудования 4 испытуемого спутника 6, и спектральная плотность мощности которого представлена на первой спектрограмме 85.
Испытательная наземная станция 82 включает в себя первое радиочастотное средство 86 усиления и радиочастотную передающую наземную антенну 88, и входной порт 90 антенны 88 соединен с выходным портом 92 первого средства 86 усиления.
- Испытательная наземная станция 82 также включает в себя приемную наземную антенну 94, которая в данном случае совместно использует один и тот же отражатель с передающей наземной антенной 88 (как предполагается, имеющей тип двойной решетки), для приема испытательных тепловых шумов, ретранслированных бортовым оборудованием 4 на нисходящем канале 16, и спектральная плотность мощности которых представлена на второй спектрограмме 93.
- В качестве альтернативы, передающая и приемная наземные антенны имеют отдельные отражатели.
- В качестве альтернативы, наземная станция не использует приемную наземную антенну, когда не существует области пересечения между первой зоной покрытия восходящего канала и второй зоной покрытия нисходящего канала.
- Первое средство 86 усиления испытательной наземной станции 82 может быть выполнено с возможностью формировать на входе передающей наземной антенны 88 испытательные тепловые шумы, имеющие ширину диапазона, равную по меньшей мере диапазону приема транспондера 20, и спектральная плотность мощности, т.е., плотность мощности на единичную частоту, может быть отрегулирована до спектральной плотности мощности испытательных тепловых шумов Dref, в результате чего для упомянутого значения Dref отношение плотности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, и на входе 24 транспондера 20 к плотности минимального уровня тепловых шумов, сформированных только внутри спутника 4, и естественным тепловым шумам Земли на входе 24 транспондера больше или равно первому порогу Ds1, равному 10 дБ.
На практике спектральная плотность мощности испытательных тепловых шумов Dref ограничена таким образом, что отношение спектральной плотности мощности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, и на входе 24 транспондера 20 к плотности минимального уровня тепловых шумов, сформированных только внутри спутника 4, и естественным тепловым шумам Земли на входе приемника меньше или равно второму порогу Ds2, равному 40 дБ.
В соответствии с . 3 и упрощенным вариантом осуществления первое средство 86 усиления испытательной наземной станции 82 включают в себя каскадно промежуточную подсистему 96 усилителя, за которой следует усилитель 98 высокой мощности, соединенный с передающей наземной антенной, для передачи на восходящем канале 8 широкополосных испытательных тепловых шумов, спектр мощности которых представлен на спектрограмме 99.
В промежуточную подсистему 96 усилителя на входной порт 100 подаются широкополосные испытательные тепловые шумы источника.
Испытательные тепловые шумы формируются внутри источника посредством собственных шумов диссипативных компонентов первого средства 86 усиления или посредством внешнего генератора шумов, не представленного на . 3.
Промежуточная подсистема 96 усилителя и усилитель 98 высокой мощности соответственно включают в себя первый порт 102 управления коэффициентом усиления и второй порт 104 управления коэффициентом усиления, сгруппированные вместе для соединения с испытательным стендом.
В соответствии с . 1 испытательный стенд 84 включает в себя первый интерфейсный порт 122, управляющий первым средством усиления, соединенный со сгруппированными первым и вторым портами 102 и 104 управления коэффициентом усиления первого средства усиления, и второй интерфейсный порт 124 для прямого измерения испытательных тепловых шумов, ретранслируемых бортовым оборудованием 4, соединенным с приемной наземной антенной 94.
Испытательный стенд 84 также включает в себя третий интерфейсный порт 126, соединенный с инфраструктурой 136 дистанционного управления и телеметрических измерений бортового оборудования 4 и спутниковой платформой, например, сформированной посредством блока 138 управления дистанционным управлением и телеметрическими измерениями и координации, имеющей в качестве оконечного оборудования станцию 140 доступа дистанционного управления и телеметрических измерений, которая является видимой со спутника 6.
Испытательный стенд 84 выполнен с возможностью выполнять орбитальные испытания (IOT), чтобы выявить характеристики функционирования бортового оборудования 4 в соответствии с изобретением, координируя отправку команд испытуемому спутнику и испытательной наземной станции 82, и принимать шумовые сигналы, которые должны быть измерены на земле, и/или телеметрические измерения от спутника 4.
Испытательный стенд 84 содержит средство 152 для сбора принятой мощности тепловых шумов, средство 154 дистанционного управления бортовым оборудованием и/или спутниковой платформой, средство 156 хранения и средство 158 корреляции.
Средство 152 сбора выполнено с возможностью собирать в течение предварительно заданного периода времени испытательные тепловые шумы, ретранслированные передающей антенной 14 спутника на нисходящем канале 16 и принятые испытательной наземной станцией 82, когда существует область 62 пересечения зон 64, 66 покрытия приемной антенны 12 и передающей антенны 14 спутника 6 и наземная станция 82 находятся в упомянутой области 62 пересечения, и/или телеметрические измерения испытательных тепловых шумов, принятые в различных местоположениях в транспондере 20, и телеметрические измерения от платформы, представляющие допустимую радиочастотную мощность бортового оборудования, и/или электрическое потребление и/или тепловые характеристики платформы, когда бортовое оборудование нагружено испытательными тепловыми шумами в конурации, близкой к эксплуатационным условиям, например, с максимальным трафиком или с переменным во времени трафиком.
- Спектральный анализ сигнала производится посредством анализатора спектра, например, выполненного с возможностью производить низкочастотную фильтрацию принятого сигнала, чтобы сгладить уровень сигнала посредством устранения его высокочастотных составляющих. В течение времени используется множество последовательных точек измерения.
Средство 154 дистанционного управления выполнено с возможностью дистанционно управлять бортовым оборудованием 4 и/или платформой испытуемого спутника 6 на служебной орбите в течение упомянутого предварительно заданного периода времени, чтобы придать угловое смещение α направления приемной антенны спутника относительно опорного направления 160 с предварительно заданным изменением, и/или изменить линейный коэффициент усиления транспондера, когда он находится в линейном режиме усиления, или задать нелинейный режим усиления транспондера посредством активации контура автоматического управления усилением на входе выходного усилителя высокой мощности.
- Угловое искажение или смещение, приданное приемной антенне спутника относительно опорного направления 160, дает возможность выявления характеристик приемной антенны в ее зоне покрытия и наблюдения за изменениями коэффициента усиления или направленности антенны в зависимости от времени и, следовательно, угла обзора антенны. Отклонением направления спутника управляют со станции 140 доступа дистанционного управления и телеметрических измерений, удаленной и расположенной далеко от наземной станции 82 IOT, через линию связи 162 дистанционного управления.
- Средство 154 дистанционного управления также выполнено с возможностью управлять коэффициентом усиления первого средства 86 усиления и тем самым регулировать спектральную плотность мощности переданных широкополосных испытательных тепловых шумов.
Средство 156 хранения выполнено с возможностью хранить изменения, заданные средством управления испытательного стенда 84.
Средство 158 корреляции выполнено с возможностью коррелировать измерение сигнала через передающую антенну спутника на нисходящем канале 16 от спутника, когда существует область 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и испытательная наземная станция 82 расположена в упомянутой области пересечения, и/или телеметрические измерения испытательного сигнала, принятого в различных местоположениях в транспондере 20, и/или другие параметры спутника, относящиеся к бортовому оборудованию 4, представляющие допустимую радиочастотную мощность бортового оборудования и функционирование с точки зрения потребления и терморегуляции платформы, и выводить из них измеренные изменения параметров, выявляющие характеристики бортового оборудования 4 или платформы в зависимости от изменений, заданных спутнику 6.
- Средство для обработки сигнала, собранного испытательной наземной станцией, могут быть включены в испытательную наземную станцию или в испытательный стенд для обработки измерений, представляющих испытательные тепловые шумы, принятые на входе транспондера, и получения измерений диаграммы излучения приемной антенны 12 спутника 6.
В соответствии с этим тепловые шумы испытательной наземной станции на ее восходящем канале 8 используются в качестве испытательного сигнала для обеспечения возможности измерений IOT на бортовом оборудовании 4 в полете на его служебной орбите.
Такое использование широкополосных тепловых шумов просто обеспечивает возможность одновременного доступа ко всему частотному плану бортового оборудования 4, который занимает диапазон, имеющий ширину, которая может достигать до нескольких ГГц.
Такое использование широкополосных испытательных тепловых шумов также позволяет облегчить реализацию испытательных стендов, когда множество каналов передачи должны быть испытаны одновременно в диапазоне частот одного и того же транспондера или в двух разных диапазонах двух разных транспондеров.
Посредством уменьшения спектральной плотности испытательного сигнала такое использование широкополосных испытательных тепловых шумов также позволяет минимизировать ограничения координации частот с другими смежными штатными спутниковыми системами.
В соответствии с . 4 показаны возможные каналы помех, создаваемые классической системой 202 IOT.
Классическая система 202 IOT включает в себя испытательный стенд 204 и испытательную наземную станцию 206, которые взаимосвязаны.
Испытательная наземная станция 206 использует на восходящем канале 208 испытуемого спутника 210 с бортовым оборудованием 212, характеристики которого должны быть выявлены, немодулированный испытательный сигнал, т.е., на практике чистую несущую, спектр мощности которой, принятый на входе 214 транспондера (не показан) бортового оборудования 212, показан посредством спектрограммы 216.
Первый возможный канал 218 помех с первой смежной спутниковой системой 220 является восходящим каналом, на котором участок сигнала IOT передается от испытательной наземной станции 206 через вторичный лепесток передающей наземной антенны 230 наземной станции 206 к смежному спутнику 232 смежной спутниковой системы 220.
Второй возможный канал 240 помех со второй смежной спутниковой системой 242, которая может быть идентична первой смежной спутниковой системе 220, является нисходящим каналом, на котором участок сигнала IOT, ретранслированного бортовым оборудованием 212, когда оно является прозрачным, принимается одним или более пользовательскими терминалами 244 через их приемные антенны. Спектр мощности участка сигнала IOT, ретранслированного бортовым оборудованием на втором канале 240, проиллюстрирован спектрограммой 245. Этот второй канал 240 помех может иметь важное помеховое воздействие на отклонения 246 направления, придаваемые антенне спутника передачи во время испытаний угловых секций излучения или диаграмм приемной антенны спутника, характеристики которой должны быть выявлены.
В соответствии с . 5 показаны возможные каналы помех, создаваемые системой 2 IOT в соответствии с изобретением, показанной на . 1.
В отличие от обычной системы IOT, испытательная наземная станция 82 использует на восходящем канале 8 испытуемого спутника 6, характеристики бортового оборудования 4 должны быть выявлены, испытательный сигнал в форме широкополосных тепловых шумов, спектр мощности испытательного сигнала, принятого на входе бортового оборудования 4, проиллюстрирован спектрограммой 252.
Как и в обычной системе IOT на . 4, конурации возможных каналов помех с точки зрения геометрии, т.е., позиции станций, терминалов и спутников, и с точки зрения диаграмм антенн идентичны для системы 2 IOT изобретения.
Первый возможный канал 258 помех с первой смежной спутниковой системой 220 является восходящим каналом, на котором участок сигнала IOT передается от испытательной наземной станции 82 через вторичный лепесток передающей наземной антенны 88 наземной станции 82 к смежному спутнику 232 из смежной спутниковой системы 220.
Второй возможный канал 260 помех со второй смежной спутниковой системой 242, которая может быть идентична первой смежной спутниковой системе 220, является нисходящим каналом, на котором участок сигнала IOT, ретранслированного прозрачным бортовым оборудованием 4, принимается одним или более пользовательскими терминалами 244 через их приемные антенны. Спектр мощности участка сигнала IOT, ретранслированного бортовым оборудованием на втором канале 260, проиллюстрирован спектрограммой 261.
CW
WN
CW
WN
В отличие от классической системы IOT уровни помех, создаваемых системой IOT изобретения на восходящем канале и нисходящем канале, значительно ниже и равны: P - 10*log (B), где P(в дБм) - мощность немодулированного эквивалентного испытательного сигнала, и B - диапазон испытательных шумов.
В соответствии с . 6 способ 302 выявления характеристик функционирования бортового оборудования спутника на орбите исполняется испытательной наземной станцией и испытательным стендом, показанными на . 1 и 3, например.
Вообще говоря, для исполнения способа 302 выявления характеристик испытательная наземная станция включает в себя первое радиочастотное средство усиления и радиочастотную передающую наземную антенну с первым входным портом антенны, соединенным с выходом первого радиочастотного средства усиления.
Как показано на . 2, испытуемое бортовое оборудование спутника включает в себя первую приемную антенну спутника восходящего канала, вторую передающую антенну спутника нисходящего канала и транспондер, соединенный между первой приемной антенной спутника и второй передающей антенной спутника.
Транспондер включает в себя второй радиочастотный входной порт, соединенный с выходным портом приемной антенны спутника, и второе средство усиления, выполненное с возможностью выполнять усиление на входном участке транспондера или всех сигналов транспондера в диапазоне частот транспондера в соответствии с линейным режимом усиления и с фиксированным коэффициентом усиления, которым можно дистанционно управлять в диапазоне коэффициента усиления между первым нижним коэффициентом усиления Gmin и вторым верхним коэффициентом усиления Gmax включительно.
Вообще говоря, способ 302 выявления характеристик бортового оборудования включает в себя первый этап 301 обеспечения, состоящий в обеспечении первого конурируемого средства усиления для формирования на входе передающей наземной антенны испытательных тепловых шумов, имеющих ширину диапазона, по меньшей мере равную диапазону транспондера, и спектральная плотность мощности которых может быть отрегулирована вплоть до опорной спектральной плотности мощности испытательных тепловых шумов Dref, в результате чего отношение плотности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, когда спектральная плотность передаваемых испытательных тепловых шумов равна опорной спектральной плотности Dref, и принятых на входе транспондера к спектральной плотности минимального уровня тепловых шумов, формируемых только внутри спутника, и естественным тепловым шумам Земли во входе приемника больше или равно первому порогу Ds1, равному 10 дБ.
Первый порог плотности Ds1 испытательных тепловых шумов зависит от диапазона приема бортового оборудования, орбиты спутника, размера передающей антенны испытательной наземной станции и параметра G/T бортового оборудования спутника.
Далее изложены энергетические потенциалы каналов посредством иллюстрации в форме трех таблиц 1, 2, 3, которые показывают, что первое пороговое значение Ds1, равное 10 дБ, подходит для покрытия широкого диапазона испытанных спутниковых бортовых оборудований с точки зрения служебной орбиты спутника и диапазонов приема бортового оборудования.
Таблица 1 показывает три типичных энергетических потенциала канала для диапазонов C, Ku и Ka, когда спутник находится на геостационарной земной орбите (GEO).
Таблица 2 показывает три типичных энергетических потенциала канала для диапазонов C, Ku и Ka, когда спутник находится на средневысотной земной орбите (MEO).
Таблица 3 показывает три типичных энергетических потенциала канала для диапазонов C, Ku и Ka, когда спутник находится на низкой околоземной орбите (LEO).
В соответствии с таблицами 1-3 спектральная плотность мощности испытательных тепловых шумов, соответствующих первому порогу Ds1, равному 10 дБ, и формируемому на входе передающей антенны испытательной наземной станции, составляет между -82 дБм/Гц и -60 дБм/Гц включительно в диапазоне Ka, между -68 дБм/Гц и -46 дБм/Гц включительно в диапазоне Ku и между-67 дБм/Гц и -44 дБм/Гц включительно в диапазоне C.
Диапазон частот передачи наземной станции и, соответственно, диапазон приема бортового оборудования находятся в диапазонах L, S, C, X, Q, V, Ku и Ka.
Ширина диапазона испытательных тепловых шумов, переданных спутнику, составляет между 250 МГц и 3 ГГц включительно или между 3% и 10% включительно относительно центральной частоты диапазона частот передачи станции или диапазона частот приема спутника.
GEO (36000 км)
Ka
Ku
C
G/S мощность выходных шумов
дБм
35
49
51
G/S плотность выходных шумов
дБм/Гц
-60
-46
-44
Мощность шумов/4 кГц
дБм/4 кГц
-24
-10
-8
G/S диаметр передающей антенны
М
9
9
11
G/S коэффициент усиления передающей антенны
дБи
67
61
55
G/S плотность EIRP шумов на 4 кГц
дБВт/Гц
14
21
17
G/S плотность EIRP шумов на Гц
дБВт/Гц
-22
-15
-19
G/S плотность EIRP шумов на ГГц
дБВт/1 ГГц
68
75
71
Спутник-G/S расстояние
Км
36000
36000
36000
Потери при прохождении из-за пространственного рассеяния
дБ
162
162
162
G/S плотность потока мощности шумов
дБВт/Гц/м<sup>2</sup>
-185
-177
-181
Частота диапазона
МГц
30000
14000
6000
Изотропный
дБм<sup>2</sup>
-51
-44
-37
Типичный коэффициент усиления приемной антенны спутника
дБи
45
30
25
Параметр G/T бортового оборудования спутника
дБ/К
18
3
-2
Плотность шумов наземной станции, принятых на входе транспондера
дБм/Гц
-160
-161
-162
Плотность шумов бортового оборудования
дБм/Гц
-171
-172
-173
Полная плотность шумов
дБм/Гц
-161
-162
-163
Принятые шумы наземной станции/разность собственных шумов бортового оборудования
дБ
10
10
10
Таблица 1
MEO (8000 км)
Ka
Ku
C
G/S мощность выходных шумов
дБм
29
43
45
G/S плотность выходных шумов
дБм/Гц
-66
-52
-50
Мощность шумов/4 кГц
дБм/4 кГц
-30
-16
-14
G/S диаметр передающей антенны
М
7
7
9
G/S коэффициент усиления передающей антенны
дБи
65
58
53
G/S плотность EIRP шумов на 4 кГц
дБВт/Гц
5
13
10
G/S плотность EIRP шумов на Гц
дБВт/Гц
-31
-23
-26
G/S плотность EIRP шумов на ГГц
дБВт/1 ГГц
59
67
64
Спутник-G/S расстояние
Км
8000
8000
8000
Потери при прохождении из-за пространственного рассеяния
дБ
149
149
149
G/S плотность потока мощности шумов
дБВт/Гц/м<sup>2</sup>
-180
-172
-176
Частота диапазона
МГц
30000
14000
6000
Изотропный
дБм<sup>2</sup>
-51
-44
-37
Типичный коэффициент усиления приемной антенны спутника
дБи
40
25
20
Параметр G/T бортового оборудования спутника
дБ/К
13
-2
-7
Плотность шумов наземной станции, принятых на входе транспондера
дБм/Гц
-161
-162
-163
Плотность шумов бортового оборудования
дБм/Гц
-171
-172
-173
Полная плотность шумов
дБм/Гц
-160
-161
-162
Принятые шумы наземной станции/разность собственных шумов бортового оборудования
дБ
10
10
10
Таблица 2
LEO (1200 км)
Ka
Ku
C
G/S мощность выходных шумов
дБм
12,5
26,5
28
G/S плотность выходных шумов
дБм/Гц
-82
-68
-67
Мощность шумов/4 кГц
дБм/4 кГц
-46
-32
-31
G/S диаметр передающей антенны
М
7
7
9
G/S коэффициент усиления передающей антенны
дБи
65
58
53
G/S плотность EIRP шумов на 4 кГц
дБВт/Гц
-11
-4
-7
G/S плотность EIRP шумов на Гц
дБВт/Гц
-47
-40
-43
G/S плотность EIRP шумов на ГГц
дБВт/1 ГГц
43
50
47
Спутник-G/S расстояние
Км
1200
1200
1200
Потери при прохождении из-за пространственного рассеяния
дБ
133
133
133
G/S плотность потока мощности шумов
дБВт/Гц/м<sup>2</sup>
-180
-172
-176
Частота диапазона
МГц
30000
14000
6000
Изотропный
дБм<sup>2</sup>
-51
-44
-37
Типичный коэффициент усиления приемной антенны спутника
дБи
40
25
20
Параметр G/T бортового оборудования спутника
дБ/К
13
-2
-7
Плотность шумов наземной станции, принятых на входе транспондера
дБм/Гц
-161
-162
-163
Плотность шумов бортового оборудования
дБм/Гц
-171
-172
-173
Полная плотность шумов
дБм/Гц
-160
-161
-163
Принятые шумы наземной станции/разность собственных шумов бортового оборудования
дБ
10
10
10
Таблица 3
Дополнительным образом, опорная спектральная плотность испытательных тепловых шумов Dref является такой, что отношение плотности испытательных тепловых шумов, принятых от испытательной наземной станции, когда плотность передаваемых ею тепловых шумов равна опорной спектральной плотности Dref, и принятых на входе приемника к плотности минимального уровня тепловых шумов, формируемых только внутри спутника, и естественным тепловым шумам Земли на входе приемника меньше или равно второму порогу Ds2, равному 40 дБ.
Вообще говоря, испытательная наземная станция имеет интерфейсный порт для того, чтобы соответственно отправлять дистанционные команды конурации спутнику и принимать телеметрические измерения от спутника через инфраструктуру дистанционного управления и телеметрических измерений, имеющей в качестве оконечного оборудования станцию дистанционного управления и телеметрических измерений спутника и бортового оборудования, видимую со спутника.
В этом общем случае способ 302 выявления характеристик содержит следующие дополнительные этапы.
На втором этапе 306 позиция спутника и/или приемной антенны спутника конурируется посредством дистанционного управления таким образом, чтобы приемная антенна спутника была направлена на наземную станцию в соответствии с опорным угловым положением.
Затем на третьем этапе 308 второе средство 28 усиления бортового оборудования конурируется посредством дистанционного управления с предварительно заданным фиксированным коэффициентом усиления, который соответствует линейному режиму работы по меньшей мере на входном участке транспондера или во всем транспондере, когда испытательные тепловые шумы, принятые от наземной станции и на входе транспондера, соответствуют спектральной плотности испытательных тепловых шумов, переданных наземной станцией, равной опорной плотности Dref.
Затем на четвертом этапе 310 первое средство 86 усиления испытательной наземной станции 82 конурируется посредством команды от испытательного стенда 84 для формирования на входе передающей наземной антенны 82 испытательных тепловых шумов, имеющих ширину диапазона, по меньшей мере равную диапазону приема транспондера 20, и спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности Dref, и для передачи испытательных тепловых шумов посредством наземной станции 82 в этой конурации первого средства 36 усиления.
Затем на пятом этапе 312 в течение предварительно заданного периода времени по меньшей мере одно измерение, представляющее мощность, принятую на входе транспондера, собирается по меньшей мере через одно соответствующее измерение мощности приема. По меньшей мере одно измерение собирается либо посредством испытательной наземной станции 82 через нисходящий канал 16, когда существует область 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и испытательная наземная станция 82 находятся в упомянутой области 62 пересечения, либо через соответствующие телеметрические измерения принятой мощности в местоположении транспондера, когда усиление является линейным.
Более конкретно выявление характеристик функционирования бортового оборудования спутника на орбите, исполняемое посредством общего способа 302 выявления характеристик, включено во множество, содержащее:
.- выявление характеристик угловой диаграммы и/или угловых секций излучения приемной антенны спутника, когда транспондер бортового оборудования представляет собой прозрачный транспондер или регенеративный транспондер;
.- отклик линейный коэффициента усиления в диапазоне транспондера от входного порта до выходного порта транспондера, когда транспондер представляет собой прозрачный транспондер, работающий в линейном режиме, и когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника, и наземная станция находится в пересечении;
. - изменение линейного коэффициента усиления транспондера в зависимости от частоты в диапазоне транспондера для фиксированного коэффициента усиления транспондера;
.- измерение потока насыщения или плотности потока насыщения (SFD) транспондера спутника и измерение EIRP (эффективной изотропно излучаемой мощности) бортового оборудования, когда транспондер является прозрачным;
.- измерение параметра G/T бортового оборудования с видимостью или без видимости нисходящего канала с наземной станции, когда транспондер представляет собой прозрачный транспондер или регенеративный транспондер;
.- выявление характеристик допустимой радиочастотной мощности бортового оборудования, и/или потребления и/или функционирования платформы, когда бортовое оборудование нагружено испытательными тепловыми шумами, принятыми в конурации, близкой к эксплуатационным условиям, например, в соответствии с максимальным трафиком или переменным во времени трафиком.
В соответствии с . 7 и конкретным вторым вариантом осуществления изобретения выявление характеристик бортового оборудования относится к выявлению характеристик угловой диаграммы или угловых секций изменения директивности приемной антенны 12 спутника. Способ 322 выявления характеристик этого функционирования содержит первый этап 304 и множество этапов 324, 326, 328, 330, 332, 334, 336, 338.
На этапе 324 позиция спутника и/или приемной антенны спутника (в случае антенны, мобильной относительно платформы, можно управлять позицией относительно платформы) конурируется посредством дистанционного управления таким образом, чтобы приемная антенна спутника была направлена на испытательную наземную станцию 82 в соответствии с опорным угловым положением.
На этапе 326 второе средство 28 усиления бортового оборудования конурируется посредством дистанционного управления с предварительно заданным первым фиксированным коэффициентом усиления, который соответствует линейному режиму работы на входном участке транспондера, соответствующем восходящему каналу (в случае прозрачного транспондера и регенеративного транспондера) или во всем транспондере (в случае прозрачного транспондера с отсутствующим или деактивированным контуром AGC), когда испытательные тепловые шумы, принятые от наземной станции и на входе транспондера, соответствуют спектральной плотности испытательных тепловых шумом, переданных наземной станцией 82, равной опорной спектральной плотности Dref.
Затем на этапе 328 первое средство 86 усиления наземной станции 82 получает команду от испытательного стенда 84 формировать на входе передающей наземной антенны испытательные тепловые шумы, имеющие ширину диапазона, которая больше или равна диапазону приема транспондера, и спектральная плотность которых равна опорной спектральной плотности Dref.
Затем на этапе 330 наземная станция 82 формирует в течение предварительно заданного периода времени испытательные тепловые шумы, соответствующие конурации первого средства 86 усиления, с опорной спектральной плотностью Dref, когда приемная антенна 12 спутника направлена на наземную станцию 82 в соответствии с опорным направлением.
Затем на этапе 332 контрольный уровень, соответствующий опорному направлению, измеряется на основе сигнала испытательных тепловых шумов, переданного бортовым оборудованием 4 на нисходящем канале 16, и принятых наземной станцией 82 через приемную наземную антенну, когда существует область, 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция 82 находятся в упомянутой области пересечения, или из телеметрических измерений от спутника, обеспечивающих уровень принятой мощности в местоположении транспондера, когда усиление является линейным и когда в связи с этим известен коэффициент усиления до этого местоположения.
Затем на этапе 334 отклоняется направление приемной антенны относительно опорного направления по множеству отклоненных угловых положений приемной антенны.
На этом же этапе 334 для каждого отклоненного углового положения испытательные тепловые шумы, покрывающие диапазон приема транспондера и соответствующие конурации первого средства 86 усиления с опорной спектральной плотностью Dref, формируются на земле в течение предварительно заданного временного интервала, и в течение предварительно заданного временного интервала на одной или более частотах в диапазоне транспондера измеряется относительная направленность или относительный коэффициент усиления приемной антенны 12 спутника относительно опорного уровня, соответствующие отклоненному угловому положению приемной антенны спутника. Относительная направленность или относительный коэффициент усиления приемной антенны спутника относительно опорной направленности или опорного коэффициента усиления измеряются в сигнале испытательных тепловых шумов, переданном бортовым оборудованием 4 на нисходящем канале 16 и принятом наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция 82 находятся в упомянутой области пересечения, или из телеметрического измерения от спутника, обеспечивающего уровень принятой мощности в местоположении транспондера, когда усиление является линейным и когда в связи с этим известен коэффициент усиления вплоть до этого местоположения.
Параллельно с исполнением этапа 334 и на этапе 336 сохраняются заданные угловые смещения направления приемной антенны 12 спутника и соответствующие измерения относительной направленности или относительного коэффициента усиления.
Затем на этапе 338 одна или более измененных угловых диаграмм направленности приемной антенны 12 спутника и/или одна или более измененных угловых секций направленности приемной антенны 12 спутника воссоздаются из заданных угловых смещений направления приемной антенны 12 спутника и соответствующих измерений с одной частотой или несколькими частотами относительной направленности или относительного коэффициента усиления.
В соответствии с . 8 и третьим вариантом осуществления предполагается, что транспондер является прозрачным, и выявление характеристик бортового оборудования относится к выявлению характеристик отклика коэффициента усиления транспондера 20 от его входного конца до его выходного конца в соответствии с предварительно заданной командой коэффициента усиления второго средства 28 усиления, для этого транспондер 20 работает в линейном режиме, когда наземная станция 82 формирует испытательные тепловые шумы, спектральная плотность мощности которых равна опорной спектральной плотности мощности Dref. Способ 352 выявления характеристик такого функционирования содержит первый этап 304 в качестве предварительного этапа и множество этапов 354, 356, 358 и 360.
На этапе 354 приемная антенна 12 спутника направляется посредством дистанционного управления на испытательную наземную станцию 82 в соответствии с опорным направлением.
Затем на этапе 356 второе средство 28 усиления конурируется посредством дистанционного управления для фиксации коэффициента усиления транспондера на предварительно заданном значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера, когда наземная станция 82 передает испытательные тепловые шумы с опорной спектральной плотностью мощности Dref.
Затем на этапе 358 первому средству 86 усиления наземной станции посредством испытательного стенда 84 дается команда формировать испытательные тепловые шумы на входе передающей наземной антенны 88, покрывающей диапазон транспондера, и предписать пошагово варьировать спектральную плотность мощности испытательных тепловых шумов в течение предварительно заданной продолжительности в диапазоне ослабления относительно опорной спектральной плотности Dref между 0 дБ и значением возврата, которое меньше или равно первому порогу Ds1 включительно.
Параллельно с этим на этапе 360 по пройденному множеству спектральных плотностей мощности тепловых шумов, формируемых наземной станцией 82, мощности на входе транспондера 20 и соответствующие мощности на выходе транспондера измеряются коррелированным образом на основе измерений, сделанных на уровне наземной станции на восходящем канале и нисходящем канале, и изменение коэффициента усиления в зависимости от входной мощности транспондера выводится из этих измерений.
В соответствии с . 9 и четвертым вариантом осуществления предполагается, что транспондер является прозрачным, и выявление характеристик бортового оборудования относится к выявлению характеристик частотного отклика коэффициента усиления по всему диапазону транспондера в соответствии с той же самой предварительно заданной командой коэффициента усиления, применяемой ко второму средству 28 усиления, для этого транспондер работает в линейном режиме, когда наземная станция 82 формирует испытательные тепловые шумы, спектральная плотность мощности которых равна опорной плотности мощности Dref.
Способ 372 выявления характеристик такого функционирования содержит первый этап 304 в качестве предварительного этапа и множество этапов 374, 376, 378, 380, 382 и 384.
На этапе 374 приемная антенна 12 спутника направляется на испытательную наземную станцию 82 в соответствии с опорным направлением.
Затем на этапе 376 второе средство 28 усиления конурируется посредством дистанционного управления для фиксации коэффициента усиления транспондера на предварительно заданном значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера, когда наземная станция 82 передает испытательные тепловые шумы с опорной спектральной плотностью мощности.
Затем на этапе 378 первому средству 86 усиления наземной станции 82 дается команда посредством испытательного стенда 84 формировать тепловые шумы на входе передающей наземной антенны 88, покрывающей диапазон приема транспондера, с опорной спектральной плотностью мощности Dref.
Параллельно с этапом 378 и коррелированным образом на этапе 380 спектральные плотности, переданные и принятые через приемную наземную антенну 94 наземной станцией 82, когда существует область 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция 82 находится в упомянутой области пересечения, измеряются по множеству частот, пройденных с шагами предварительно заданной продолжительности.
На этапе 382 сохраняются пройденные частоты и соответствующие спектральные плотности мощности приема.
Затем на этапе 384 изменение коэффициента усиления в зависимости от частоты в диапазоне приема транспондера выводится из этих измерений.
В соответствии с . 10 и пятым вариантом осуществления предполагается, что транспондер 20 является прозрачным, и выявление характеристик бортового оборудования относится к выявлению характеристик потока насыщения или плотности потока насыщения (SFD)} транспондера спутника и/или измерения EIRP (эффективной изотропно излучаемой мощности) бортового оборудования. Способ 402 выявления характеристик такого функционирования содержит первый этап 304 в качестве предварительного этапа и множество этапов 404, 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 и 420.
В первой последовательности этапов 404, 406, 408, 410, 412 выявляются характеристики поток насыщения или плотность потока насыщения (SFD) транспондера спутника.
На этапе 404 приемная антенна спутника направляется на испытательную наземную станцию в соответствии с опорным направлением.
Затем на этапе 406 второе средство 28 усиления конурируется посредством дистанционного управления, чтобы предписать транспондеру работать в линейном режиме усиления, когда спектральная плотность мощности испытательных тепловых шумов, введенных на входе передающей наземной антенны 88, меньше или равна опорной спектральной плотности мощности Dref.
Затем на этапе 408 первому средству 86 усиления испытательной наземной станции 82 посредством испытательного стенда 84 дается команда формировать испытательный тепловой шум на входе передающей наземной антенны, покрывающей диапазон приема транспондера, и пошагово изменять спектральную плотность мощности испытательных тепловых шумов в течение предварительно заданной продолжительности в диапазоне ослабления относительно опорной спектральной плотности Dref между 0 дБ и значением возврата, которое меньше или равно первому порогу Ds1 включительно.
Параллельно с этапом 408 и на этапе 410 коррелированным образом измеряются по множеству пройденных спектральных плотностей мощности тепловых шумов, сформированных наземной станцией 82:
.- либо соответствующие входные и выходные мощности транспондера через спутниковые телеметрические измерения,
.- либо входные мощности транспондера через измерение на уровне наземной станции или через спутниковое телеметрическое измерение и соответствующие мощности, принятые наземной станцией через приемную наземную антенну 94, когда существует область 62 пересечения зон покрытия приемной антенны и передающая антенна спутника и наземная станция находятся в упомянутой области пересечения.
Затем на этапе 412 изменение эффективной изотропно излучаемой мощности (EIRP) бортового оборудования в зависимости от входной мощности, принятой транспондером по первому диапазону входной мощности и фиксированного коэффициента усиления транспондера, выводится из этих измерений.
Во второй последовательности этапов 414, 416, 418, 420 измеряется эффективная изотропно излучаемая мощность (EIRP).
На этапе 414 первому средству 86 усиления посредством испытательного стенда 84 дается команда зафиксировать спектральную плотность тепловых шумов, введенных на вход передающей наземной антенны 88 и покрывающих весь диапазон транспондера на опорной спектральной плотности мощности Dref.
Затем на этапе 416 второе средство 28 усиления транспондера 20 конурируется посредством пошагового изменения в течение предварительно заданной продолжительности линейный коэффициент усиления транспондера 10 в диапазоне коэффициентов усиления транспондера между первым нижним значением Gmin коэффициента усиления и вторым верхним значением Gmax коэффициента усиления включительно, чтобы предписать транспондеру 20 работать в нелинейном режиме, в котором сжат усилитель высокой мощности, формирующий один конец второго средства 28 усиления.
Параллельно с этапом 416 и коррелированным образом на этапе 418 по пройденному множеству команд линейного коэффициента усиления транспондера измеряются:
.- либо соответствующие входные и выходные мощности транспондера через спутниковые телеметрические измерения,
.- либо входные мощности транспондера через измерение на уровне наземной станции или через спутниковое телеметрическое измерение и соответствующие мощности, принятые наземной станцией через приемную наземную антенну, когда существует область пересечения зон покрытия приемной антенны и передающей антенны спутника и наземная станция находятся в упомянутой области пересечения.
Затем на этапе 420 из измерений выводятся изменения эффективной изотропно излучаемой мощности (EIRP) бортового оборудования в зависимости от входной мощности, принятой транспондером по первому диапазону входной мощности и/или плотности потока насыщения (SFD).
Множество этапов 406, 408, 410, 412 выявляют характеристики линейной работы транспондера, тогда как множество этапов 414, 416, 418, 420 выявляют характеристики нелинейной работы транспондера.
В качестве альтернативы, производится только одна из двух последовательностей этапов (либо первая последовательность, либо вторая последовательность).
В соответствии с . 11 показаны результаты измерений, полученных посредством исполнения способа 402 на прозрачном бортовом оборудовании в диапазоне Ka, и они показывают первый диапазон 424 наблюдения и второй диапазон 426 наблюдения за изменением во времени EIRP бортового оборудования, когда испытательный тепловой шум передается посредством испытательной наземной станции IOT, и варьируются соответствующие коэффициенты усиления первого средства 86 усиления и второго средства 28 усиления.
Первый диапазон 424 наблюдения соответствует операции транспондера, которую можно считать линейной, и динамический диапазон регулирования первого средства 86 усиления в данном случае равен 18 дБ. Если имеется минимальный уровень шумов, направленный на выход транспондера, показанный на . 11, можно вывести, что Dref составляет 18 дБ, и это значение выше, чем первый порог Ds1, равный 10 дБ. Как показано первой полосой 428, показывающей регулировку коэффициента усиления первого средства усиления, выраженную как ослабление в дБ максимальной мощности, переданной усилителем высокой мощности наземной станции 82, и второй полосой 429, показывающей регулировку коэффициента усиления в дБ второго средства усиления, произведенные регулирования соответствуют этапам 406, 408, 410, 412 способа 402.
Второй диапазон 426 наблюдения соответствуют нелинейной работе транспондера, для которой первое средство 86 усиления 86 отрегулировано до максимальной передачи мощности испытательных шумов посредством усилителя высокой мощности наземной станции 82, и коэффициент усиления второго средства усиления постепенно пошагово увеличивается в течение предварительно заданной продолжительности, пока не будет достигнут EIRP насыщения.
Третья полоса 430 показывает выраженное в дБм значение возврата выходной мощности усилителя высокой мощности транспондера, направленной на телеметрическое измерение выходной мощности транспондера.
Как показывают первая, вторая и третья полосы 428, 429, 430, произведенные регулирования соответствуют этапам 414, 416, 418, 420 способа 402.
В соответствии с урой 12 и шестым вариантом осуществления предполагается, что транспондер является прозрачным или регенеративным, и когда транспондер является прозрачным, также предполагается, что пересечение между покрытием восходящего канала и покрытием нисходящего канала является пустым.
Выявление характеристик бортового оборудования относится к измерению параметра G/T бортового оборудования, где G обозначает коэффициент усиления антенны в предварительно заданном направлении, и T обозначает температуру шумов, направленных на вход транспондера.
Способ 432 измерения параметра G/T бортового оборудования содержит первый этап 304 в качестве предварительного этапа и множество этапов 434, 436, 438, 440, 442, 444 и 446.
На этапе 434 приемная антенна 12 спутника направляется посредством дистанционного управления на наземную станцию 82 в соответствии с опорным направлением.
Затем на этапе 436 выключается или оставляется выключенной передача радиоэлектрических сигналов посредством испытательной наземной станции 82.
Затем на этапе 438 второе средство 28 усиления транспондера 20 конурируется посредством дистанционного управления, чтобы зафиксировать коэффициент усиления транспондера на значении коэффициента усиления, совместимом с линейной работой транспондера и измерением шума через телеметрическое измерение со спутника.
Затем на этапе 440, первые тепловые шумы N1, являющиеся собственными для транспондера и присутствующие на входе транспондера, измеряются через входное телеметрическое измерение транспондера 20.
Затем на этапе 442 испытательная наземная станция 82 активируется, и первому средству 86 усиления посредством испытательного стенда дается команда сформировать испытательный тепловой шум, спектральная плотность которого равна опорной спектральной плотности Dref.
Затем на этапе 444 мощность тепловых шумов N2, принятых от наземной станции 82 и присутствующих на входе транспондера, измеряется в диапазоне приема транспондера через входное телеметрическое измерение транспондера.
Затем на этапе 446 отношение G/T выводится из отношения мощности принятых шумов N2 к тепловым шумам N1, являющимся собственными для транспондера.
В качестве альтернативы, когда транспондер является прозрачным и существует область пересечения между покрытием восходящего канала и покрытием нисходящего канала, второй способ измерения параметра G/T бортового оборудования содержит те же самые этапы 434, 436, 442, 446, как первый способ 432 измерения параметра G/T.
Второй способ измерения параметра G/T характеризуется от первого способа 432 измерения параметра G/T тем, что два этапа 438, 440 заменены этапами, на которых второе средство 28 усиления транспондера конурируется с помощью значения коэффициента усиления, совместимого с линейной работой транспондера, и затем наземная станции 82 измеряет собственные тепловые шумы N1 на нисходящем канале, и тем, что этап 444 заменен этапом, на котором наземная станция 82 измеряет тепловые шумы N2, принятые на нисходящем канале.