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针对传统通用仪器无法完成对新一代扩频测控系统QPSK调制多载波信号时延在线测量的难题，通过对基于QPSK调制的多载波信号进行深入研究，提出了此类信号时延测量方法：利用光纤传输实现了同步信号上升沿低失真远距离传输；利用FIR数字滤波实现了无非线性失真、滤波时延可计算的多载波分离；利用结合时间窗的解包络技术实现了QPSK调制信号的时延测量。并基于上述测量方法提出了测量系统构架，研制了QPSK调制多载波信号时延测量系统，完成了对转发式卫星导航试验系统射频信道上行链路时延在线高精度测量。