[发明专利]一种卫星数字接口拉偏验证系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星数字接口拉偏验证系统，适用于卫星数字接口输入输出特性的验证。

背景技术

目前，国内高轨通信卫星测控分系统中使用了较多的数字传输接口，用于不同单机间传输遥测信号和遥控指令。

高轨通信卫星实现数字信号传输主要使用串行接口，数据信号按照规定的时序和电平进行传输。一种较为常用的传输形式为：遥测采集端输出选通信号和时钟信号，被采集端在选通信号到来后，按照时钟信号移位输出串行遥测数据。对遥测采集端来说，需要保证选通信号和时钟信号的上升沿对齐。在实际电路中，数字脉冲信号的上升沿和下降沿的跃变总需要一定的时间，这个时间无论多短都不会是零，这就造成了每个数字电路的输出信号相对输入信号都存在一定的延迟。由于器件的差异，两个信号不会同时达到希望的逻辑状态，这就有可能使数字电路输出不应有的脉冲或电平。因此在数字接口设计阶段，在提出接口电平和时序的基础上，仍需要提出信号的容差值。

在产品的测试阶段，需要对数字接口电路进行全面的功能和性能验证。以前，数字接口验证系统主要针对单机接口进行功能测试，通过示波器和上位机界面检查数据的发送接收是否正确。但该系统主要存在以下3个问题：1、不能设置多个数字信号的延时关系；2、信号的上升沿和下降沿依赖于所选用芯片的特性，不能进行调整；3、主要针对功能进行测试，无法掌握接口的容差特性。于是，在卫星的整星测试阶段，当温度或连接电缆长度变化时，接口性能便发生了变化，接口时序不匹配的现象时有发生。

由于以前的数字接口验证系统只能完成功能测试，未对接口的性能进行全面的测试验证，所以已不能适应当前卫星平台数字接口测试验证的发展需要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星数字接口拉偏验证系统，实现了高轨通信卫星数字接口的容差测试，增强测试的全面性和准确性。

本发明的技术解决方案是：

一种卫星数字接口拉偏验证系统，包括：时钟模块、上位机接口模块、FPGA、星上接口模块和电源模块；

电源模块为上位机接口模块、FPGA和星上接口模块提供电源，时钟模块为FPGA提供时钟信号，上位机接口模块实现FPGA和上位机之间的数据交换和传输，星上接口模块实现FPGA和星上设备的数据交换和传输以及FPGA输出的时序信号上升沿和下降沿的拉偏；FPGA实现数据的交互以及时序信号的延时拉偏；

所述星上接口模块包括电平转换电路、星上接口匹配电路和阻容网络；FPGA输出的信号经过电平转换电路进行电平转换，之后分成两路，一路输入到星上接口匹配电路，一路经过开关K2输入到阻容网络，星上接口匹配电路对输入的信号进行阻抗匹配之后，将输出的信号经过开关K1送入星上设备，同时还将输出的信号经过开关K3送入阻容网络，阻容网络对信号进行上升沿和下降沿的调整，之后输出给星上设备；

所述FPGA包括接收上位机数据模块、向上位机发送数据模块、遥测基本时序模块、星上数据采集模块、遥控基本时序模块和遥控指令发送模块；

接受上位机数据模块接收上位机传输过来的数据，并将该数据中的时延信息发送给星上数据采集模块和遥控指令发送模块，将该数据中的指令信息发送给遥控指令发送模块和遥控基本时序模块；

向上位机发送数据模块接收星上数据采集模块输出的星上遥测数据，并输出给上位机；

遥测基本时序模块生成接收星上数据的时序，并将该时序发送给星上数据采集模块，所述接收星上数据的时序包括遥测时钟信号和遥测选通信号；星上数据采集模块根据接收到的时延信息，将遥测选通信号延时；星上数据采集模块根据遥测时钟信号以及延时之后的遥测选通信号，采集星上遥测数据；

所述遥控基本时序模块接收指令信息并生成指令发送时序，并将该时序发送给遥控指令发送模块，所述指令发送时序包括遥控选通信号和第一位遥控指令数据；

遥控指令发送模块根据接收到的指令和时延信息，将遥控基本时序模块输出的第一位遥控指令数据进行延时处理，在接收到星上设备发送的第一个遥控移位脉冲后，根据所述时延信息延时输出第二位遥控指令数据，在接收到第二个遥控移位脉冲后，根据所述时延信息延时输出第三位遥控指令数据，以此类推，直到将遥控指令数据全部发送完毕。

所述阻容网络包括8个开关，4个电阻和4个电容，每个电阻均串联一个开关之后并联在一起，电阻并联在一起之后的电路一端连接信号输入，另一端连接信号输出；每个电容均串联一个开关之后并联在一起，电容并联在一起之后的电路一端连接信号输出，另一端接地。

本发明与现有技术相比的有益效果是：