卫星双向法时间频率比对系统的研究与构建

发布时间：2019-08-19 13:20

【摘要】：卫星双向法时间频率比对技术有效解决了GPS共视法(GPS-CV)比对精度难以满足现实需求的问题,其比对精度可达0.3ns左右.本文根据卫星双向法基本原理,构建了卫星地面接收系统,用于发射和接收时间频率信号.同时进行了初步的数据处理,在综合考虑路径时延等因素的影响下,将最终结果与德国联邦物理技术研究院(PTB)的计算结果进行比较,其一致性非常好,表明该系统工作可靠.该系统已成功应用于中国计量科学研究院(NIM)守时和授时工作.
【图文】：

1　卫星双向法比对基本原理对于经典的卫星双向法[7-8]时间传递,A实验室和B实验室基本原理相同,处于同等位置.图1介绍了中国计量科学研究院和PTB进行时间频率比对的示意图.图1　卫星双向法原理图Fig. 1　The schematic diagram of two-way satellite time and frequency transferNIM(假设为图1中的A站)时间基准的秒脉冲经调制解调器调制变成中频(70MHz),经上变频变为KU波段,最后经功率放大器送至卫星(比对上行频率为14.265GHz),卫星转发器把信号变成下行频率(比对下行频率为12. 678GHz)送至PTB(B站),另外NIM接收到的信号经低噪放大及下变频成中频70. 04MHz.在A站向B站发送秒脉冲信号时,由单位秒脉冲信号(1pps)的前沿启动时间间隔计数器,用接收到B站的秒脉冲信号关闭时间间隔计数器,测得接收秒信号和A站主秒信号的差值.同样

卫星地面站的构建大致分为安装和调试两步.安装时,首先在合适位置建造天线地基支架,然后按安装图纸将天线主体、馈源、环路器、LNA、功率放大器、上下变频器依次安装.图2为中国计量科学研究院构建的卫星地面站.图2　卫星地面站Fig. 2　The satellite ground station调试的目的是使天线准确对准天空中与之通讯的卫星,这样本站和对方基站可以更好地接收对方发射的信号,确保信号传输的畅通.调试过程分为以下4步:(1)计算天线的仰角和方位角.根据地面站的坐标和卫星位置可计算出天线的仰角和方位角.以安装的地面站为例,坐标为东经116°13′26. 6411,北纬40°14′42. 8993,海拔高度119. 611m.通讯卫星是IS-4,位于东经72°赤道面上空.计算结果为:天线方位角236.42°(相对真北极), 242. 66°(相对磁北极);仰角25. 36°.由于偏馈天线已包含22. 3°偏置角
【作者单位】： 北京工业大学电子信息与控制工程学院;中国计量科学研究院信息电子所;
【基金】：科技部基础平台项目-完善时间频率比对标准
【分类号】：P127.1

【参考文献】

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本文编号：2528282