星载多波束发射阵列天线多通道数字上变频设计

针对多波束发射阵列天线输入为中频宽带信号的特点,设计了数字波束成形网络方案,提出了一种适合于工程实施的多通道数字上变频并行处理算法,同时设计了一个集混频滤波和预加重处理功能于一体的复合滤波器,并结合反馈式增强锁相环和逻辑锁定技术提高了阵列天线各通道的幅相一致性.通过仿真分析和工程试验表明,提出的算法利用多相滤波器结构、分布式算法和复用式设计既减少了运算量,又有放降低了硬件资源消耗;采用的复合滤波技术及时钟同步技术提高了通道的幅相一致性,确保了相控阵天线波束赋形的效果.该设计的算法和硬件实施技巧对资源有限的大规模阵列信号处理有较好的借鉴价值,对宽带数字收发信机信号流设计也有一定的参考意义.     

全空域数字多波束天线技术研究

针对航天领域全空域多目标管理使用需求,设计了一种基于富勒烯结构的赋型数字多波阵列天线,介绍了数字多波束信号收发处理工作原理及赋形阵列结构设计方案,研究了基于赋型阵列天线的波束滑动行走模式、多波束工作模式、波束增强模式,建立了赋形阵列天线数学仿真模型,对阵列天线波束增益一致性、波束宽度一致性、多波束方向图、波束增强性能进...     

多通道相控阵天线数字波束合成技术及实现

本文针对多通道相控阵天线数字波束合成的需求，研究多通道阵列波束数据采集和实时处理技术，实现了基于FPGA的多通道数字波束合成系统，完成了对16路阵列信号的数据同步采集、方向图波束合成、数据快速传输与实时处理。实验结果表明:该技术具备良好的工程可实现性，且实验系统工作稳定，合成的方向图各项指标能真实地反映多通道相控阵天线的性能优劣。     

一种校正阵面天线单元馈电的方法

文章从一种阵面波束赋形天线单元馈电分析与实测结果比较出发,结合阵列天线工作和测试原理,给出了比较分析结果,并提出了阵面天线除了在生产过程需确保每个单元的馈电满足设计要求外,还需对天线阵面的每个辐射单元进行实际幅相检测,以消除和校正可能存在的误差。     

基于数字多波束星载多通道VDES设计

阐述了甚高频数据交换系统(VDES)系统产生背景,针对目前普遍存在的系统通信速率受限以及自动识别系统(AIS)时隙冲突问题,提出一种全双工射频通信频段设计方法和时隙冲突解决途径。通过采用多个射频通道以及多个波束合成,利用阵列天线和数字波束合成(DBF)技术,将卫星大覆盖范围划分为多个相互独立区域,缩小单个天线波束视场覆盖范围,减少单波束范围内船舶数量,能有效降低AIS信号时隙冲突。以600 km卫星轨道为例,介绍了8通道及8个波束DBF设计方法,对波束视场和天线增益等进行了仿真计算。结果表明:多波束可覆盖±42°视场角范围,单波束视场角最大为±14°。     

星载可移动多馈源单口径多波束天线研究

针对我国通信业务容量提升以及热点区域动态变化的保障能力需求,设计了Ka频段多馈源单口径可移动多波束天线,研究了波束馈源簇形成方式、相邻波束馈源交叠方案、天线转动方式、波束形成网络,以实现覆盖区域的高增益通信和波束灵活调整。通过高增益低旁瓣多波束天线的频率复用设计和波束形成网络技术研究,提升卫星通信系统的容量及天线覆盖的灵活性。重点改善波束扫描后的形状畸变和性能恶化问题,仿真表明,对波束幅相权值的优化可以保证天线转动前后波束增益和C/I性能稳定。     

阵列通道噪声不一致性校正方法

以提高阵列系统波束合成信噪比为目标,提出一种基于噪声测量的通道噪声不一致校正方法,建立了通道噪声不一致校正的系统模型.从理论上证明了经此方法校正的波束合成信噪比优于传统幅度校正方法,给出了噪声不一致校正的步骤.此方法无需额外信号输入,可瞬时校正带宽,实现简单.仿真结果表明了此方法的优越性.     

一种数字阵列雷达小视场快速成像方法

针对通道幅相误差和RCM(距离单元徙动)幅相误差同时出现导致数字阵列雷达近程成像效果不佳的问题,研究了一种在小视场条件下快速实现数字阵列雷达近程成像的方法。通过研究数字阵列雷达的回波信号模型,确定了DBF(数字波束合成)成像中幅相误差的来源,在此基础上,建立了数字阵列雷达小视场成像的快速DBF成像模型。理论仿真和实测数据表明:该方法在校准通道幅相误差时能有效实现RCM幅相误差的补偿,通过单次FFT(快速傅里叶变换)即可实现DBF成像。与现有小视场成像方法相比,该方法能在保证成像质量的前提下,显著提高成像效率,在系统性能评估测试等小视场应用中具有较好的应用前景。     

基于FPGA＋DSP的数字波束形成系统的设计

自适应数字波束形成(ADBF)是新一代相控阵雷达的核心技术.讨论了ADBF的工程实现算法,并给出了一种基于FPGA和DSP结构的数字多波束形成系统模块,该DBF模块具有高速数字波束形成、通道校正、自适应干扰置零功能,在实践中有良好的应用.     

便携式卫星终端全空域共形数字阵列设计

针对便携式卫星终端要求的全空域多目标跟踪能力,基于终端外形设计了一种圆台结构的共形阵列。该阵列由顶面的平面阵列和侧面16条棱面围成的台体构成,顶部平面阵列产生的波束覆盖上半空间的大仰角区域,侧面的16条棱面则负责小仰角区域的波束覆盖。与球面天线相比,圆台阵列在工程实现和波束增益方面具有一定优势。分析了圆台阵列在全空域的增益性能,并考虑到实际应用中的遮挡效应,对空域进行了划分,不同的空域使用圆台不同方位的阵元进行数字波束形成。理论分析和仿真结果表明,圆台共形阵列全空域增益波动较小,性能良好。     

一种宽带测向接收机高频前端设计

介绍了一种0．2-20GHz干涉仪测向接收机微波前端研制思路。分析了测向天线阵设计布局和宽频段微波通道超外差实现方案,中频采用宽带和窄带两种带宽切换,并针对窄带通道易受测频误差和频综分辨率偏差影响,采用两级搜索方式消除误差以准确侦收辐射源信号。理论分析和工程试验结果表明该接收机具有灵敏度高、截获概率大、测向精度高、体积小等优点。     

带射频电缆的可展开天线阵在轨展开动力学

空间存在射频电缆穿越可展开部件工作区域的情形,这会对部件的展开特性造成较大的影响(特别是无源可展开机构),甚至会影响整个航天器任务。文章以某卫星带有半刚性射频电缆的无源可展开天线阵为例,提出了其动力学建模仿真流程,并建立在轨展开动力学模型;采用该模型开展了在轨展开动力学特性的仿真研究,同时与在轨实测数据进行了比对。结果表明,仿真数据与在轨实测数据基本一致,准确地评估了射频电缆对可展开天线阵在轨展开特性的影响,仿真评估方法有效。该建模仿真流程同样适用于卫星其他类型可展开部件的展开特性研究。     

卫星导航系统天线阵接收机波束指向误差分析

研究表明：卫星导航系统阵元几何位置误差是影响波束指向误差的主要因素,而卫星和接收机位置误差则影响甚微,其中千米级的卫星位置误差以及接收机位置误差导致的波束指向误差不超过0.1°,而毫米级的阵元几何位置随机误差可导致典型7阵元天线阵波束指向误差达到几度。该研究成果可为卫星导航系统天线阵接收机的设计提供依据。     

阵列多波束雷达通道失配对旁瓣对消性能的影响

分析了多波束雷达通道失配对旁瓣对消的影响,并结合某雷达的试验现象,运用仿真方法分析了该雷达在假目标干扰条件下通道失配对旁瓣对消性能的影响,为该体制雷达的对消效果评估提供了依据。     

一种有效的互耦阵列测向方法

由于阵列互耦效应破坏了阵列各阵元接收数据之间的相位关系,导致阵列测向效果显著恶化。为此,利用均匀线形阵列互耦矩阵的带状Toeplitz结构,通过在阵列两侧分别增加一个与原始阵列阵元一样的辅助阵元,很好地补偿了互耦效应对原始阵列接收数据的影响,得到了理想的阵列测向效果。仿真结果验证了方法的有效性。     

大规模平面阵列稀疏优化技术综述

针对当前星载相控阵宽频带、轻量化需求和天线阵列超密集布阵的特点,研究大规模平面稀疏天线阵列能够有效简化通道设计、降低散热难度,同时具有一定的副瓣抑制效果。首先介绍天线阵列稀疏优化技术的基本原理;其次综述几种常用的大规模平面阵列稀疏优化技术,包括确定性稀疏方法、随机性稀疏方法和混合稀疏优化方法;最后总结这几类阵列稀疏优化技术的优缺点,并展望其未来发展方向。     

超宽带相控阵天线的发展现状及星载应用展望

面向卫星载荷小型化、集成化和多功能一体化的发展趋势，具有超宽带、高增益和波束灵活特性的天线是目前星载天线领域的研究热点，其可满足通信、干扰、侦察、探测等多种不同应用场景，具有十分迫切的需求。首先对不同形式的超宽带天线单元进行了归纳梳理，根据天线的机电特性和空间环境适应性情况，给出了星载应用选型建议；其次对不同的超宽带波束形成方式进行了阐述，重点分析了不同波束形成方式的优缺点及其在卫星平台上的适用性；总结了超宽带相控阵天线涉及到的关键技术，对主要的技术途径进行了介绍；最后对超宽带相控阵天线的星载应用技术发展提出了建议，可为我国后续开展星载超宽带相控阵天线的技术研究和工程应用提供参考。