测距设备工作时，直接测量值为航天器返回信号与测控站发射信号之间的时间总延迟τ，τ为距离零值和空间距离延迟之和。

距离零值包括应答机零值和地面设备零值。应答机的距离零值通过仪器精密标定，并折算到应答机的天线相位中心位置；地面设备的距离零值在系统工作前进行标校。在测距过程中，从总延迟中扣除应答机零值和地面设备零值后得到真实距离。

地面测控设备的测距参考点选在天线方位轴和俯仰轴的轴交点，DSF1采用A-E型座架形式，这个点是固定的，可通过精密测绘得到其坐标。地面测控设备的距离零值通过标校得到，简称校零。

偏馈校零

设备距离零值的定义

以对塔距离校零标校环路为参考，给出设备距离零值定义，如图1-20所示。

在图1-20的测距环路中：

式中　τ_all——信号总时延；

τ_UP——信号经基带、上变频器、高功放、馈源、BWG镜面至副面焦点O的上行时延；

τ_DN——信号从副面焦点O，经BWG镜面、馈源、接收机直至基带的下行时延；

τ_OHFE——信号从O点出发，经副面、主面反射后到达天线口径等相位面处路径时延；

τ_t——塔上校零变频器时延；

τ_BS——信号从B点传输到S点的时延。

τ_all、τ_AS、τ_t和τ_SZ满足下式：

式中　τ_AS——地面天线A点到塔上天线S处的电波传输时延；

τ_SZ——系统距离零值。

对塔测距总时延分解如图1-21所示：

将式（1-95）代入式（1-96），得到：

式中　τ_AB——信号从天线轴交点A到天线直径66m的大圆所在平面垂足B点电波传输时延。

偏馈校零模式下系统零值的获取

偏馈距离校零环路示意图如图1-22所示。

定义τ_b-all为偏馈环路下测距信号总时延：

将式（1-97）代入式（1-98），得到：

所以，偏馈校零环路测量得到的测距总时延与系统零值的关系为

式中　τ_b——偏馈校零变频器时延；

τ_FG——轴交点到过点F且与等相面平行的平面的距离时延。

偏馈校零时延分解如图1-23所示。

偏馈校零的误差

在偏馈距离校零方案中，电波传输时延是沿着电波传播的几何路径计算的。偏馈天线安装于天线主面上，信号在主副面之间的辐射以及多径效应，会造成一个实测测距信号时延与几何路径时延之间的误差项，误差大小与偏馈天线位置、工作频率、工作旋向等相关。

在一个13m测控系统中进行了对塔校零与偏馈校零两种方式的专题试验，以对塔距离校零结果为参考，对偏馈距离校零误差进行了比较。校零结果如表1-19、表1-20所示。

试验中对塔校零和偏馈校零的条件均相同：上行信道工作频率2056MHz，下行信道工作频率2232.76MHz，下行信号信噪比S/N=5.5dB。

试验结果表明，偏馈校零与对塔校零的距离零值有1.28m的差异。

短环校零

短环校零即射频有线闭环校零。通过短环校零，可以实现两个功能：1）对特定配置下的设备距离零值进行稳定性监测；2）通过短环校零和偏馈校零结果计算系统单向零值中从馈源相心至空间的部分。短环距离校零环路示意图见图1-24。

根据图1-24，短环距离校零的测距信号环路为：基带→UP→U1→D1→DN→基带。在短环模式下，测量得到测距总时延，扣除短环距离校零变频器引入的时延后，得到短环测距零值。

定义短环距离校零相关变量：τ_SPZ为短环校零下距离零值，τ_U1为测距信号从基带出至高功放出U1之间的传输时延（含基带处理时延），τ_D1为馈源发阻滤波器输出D1至基带输入的传输时延（含基带处理时延），τ_U为系统上行单向距离零值，τ_D为系统下行单向距离零值，τ_S为系统单向零值中馈源至空间的时延部分。

定义短环校零得到的距离零值τ_SPZ=τ_U1+τ_D1，系统上行距离零值为τ_U=τ_U1+τ_S，系统下行距离零值为τ_D=τ_D1+τ_S。

系统零值可以表示为上行零值与下行零值之和：

式中　τ_SZ——系统距离零值，可通过偏馈校零获得；

τ_SPZ——短环距离零值，通过短环校零得到。

通过式（1-101），得到系统单向距离零值中从馈源到空间的时延部分：

为了获得系统上下行测距的单向零值，还须知道测距信号从基带出到高功放输出U1之间的传输时延τ_U1以及馈源发阻滤波器输出D1至基带入的传输时延τ_D1，这需要通过分段校零来实现。

分段校零

通过系统分段校零可得到基带、发射机、接收下变频以及基带收等电路的处理时延，如图1-25所示。

图中，τ₁~τ₆分别是基带上行测距零值、上变频器测距零值、高功放测距零值、基带下行测距零值、接收下变频测距零值和低温接收机测距零值。上述设备可分为三类：终端设备，如基带设备等；频率转换设备，如上、下变频器等；同频的网络设备，如低温接收机、功放等。对应单向零值的测试方法也分三种。

基带上下行单向零值的标定如图1-26所示。在图1-26（a）中，在基带调制器上调制一个“方波”信号，通过高速示波器测试调制器信号的时延确定基带发射零值τ₁。根据图1-26（b），通过测距中频闭环回路，将基带发与基带收串联，完成上行与下行总时延的测量，从中减去τ₁，获得基带测距收时延τ₄。

发射上变频U/C与接收下变频D/C时延测试框图见图1-27（a）。对于频率变换网络时延测量，通常要在测试环路中串入测试变频器（时延已被精确标定），目的是实现矢量网络分析仪输入输出同频，因此图1-27（a）中测得的时延是待测设备和测试变频器的时延和，从中扣除测试变频器时延后，即得到频率变换网络的时延，DSF1系统中发射上变频器和接收下变频器均属此类设备。高功放和场放的时延测试框图如图1-27（b）所示，高功放与场放可以看作典型的双端口网络，输入输出同频，其时延可用矢量网络分析仪直接测试得到。

利用分段校零结果，可计算系统上行单向测距零值和下行单向测距零值。

系统上行距离零值：

系统下行距离零值：