微波幅相接收机的低中频正交优化结构

为解决微波毫米波幅相接收机的频率偏移超过中频带宽的问题,提出了一种低中频正交接收机结合双边带抑载的优化结构.利用频率误差对消的方法,获得了稳定的低中频信号,不包含微波本振源的频率偏移且保持了2路输入信号之间的相位关系.它的2路中频通道不对称,其中一路用一个晶体振荡器产生的正弦波预调制,对消过程用模拟乘法器和正交解调器在第1中频实现.与频率误差跟踪不同,它避免了锁相环引入的寄生调制和复杂性.分析了其性能,包括I/Q幅相不平衡的误差和校正.概述了一个实际的基于此结构的微波接收机,该接收机的特点是电路结构简单、成本低和小型化,性能测试结果和实际应用表明其具有较高的灵敏度和精度.     

8mm波段二维综合孔径微波辐射计(BHU-2D)

介绍了二维综合孔径微波辐射计BHU-2D成像原理、系统构成及性能指标、校正方法、部分成像实验及其成像结果.BHU-2D工作在8mm波段,共有10个接收单元,天线阵列为T形结构,接收机为二次变频超外差结构,I/Q解调及相关运算采用了数字方式并通过软件实现,采用点辐射源校正方法及背景对消反演算法校正系统通道间不一致、相关偏置及混叠误差.目前,BHU-2D已经研制完成,并进行了系统测试及成像实验,得到了室内人工场景及人物场景的辐射亮温分布图像.     

基于CLEAN算法对一维综合孔径辐射计成像误差的校正

对于天线单元数较少的一维综合孔径微波辐射计，系统的采样基线数有限，导致辐射计对目标在空间频率域的采样产生截断，在成像结果中引起明显的吉布斯误差.实际应用中通常选择加窗函数来抑制吉布斯误差，但是加窗函数会降低辐射计系统的空间分辨率.为抑制一维综合孔径辐射计成像的吉布斯误差，提出了基于CLEAN算法的校正算法.针对目前已完成的8单元辐射计地面样机系统，通过仿真实验，验证了CLEAN算法对于抑制辐射计成像结果中吉布斯误差的有效性.      

CPT原子钟微波信号的设计和分析

根据被动型相干布居囚禁原子钟对微波信号的要求,利用小数分频锁相环技术实现了微波频率综合,并通过优化环路带宽得到最佳的输出相噪。测试结果表明:3 417 MHz微波输出在100 Hz处的相位噪声达到-80 dBc;中心频率±50 kHz范围内的杂散抑制达到54 dB,都接近于理论值。将产生的微波用于所研制的CPT原子钟,获得频率稳定度达到1 000 s内6×10-11-1/2,为目前国外商品钟水平。     

一种用于深空探测的Chirp变换频谱分析仪设计与实现

根据深空探测对频谱分析仪抗辐射、高分辨率、低功耗的需求，研究一种基于Chirp变换的高分辨率频谱分析仪设计及其实现.利用中心频率为1GHz、带宽为400MHz、色散时间为10μs的声表面波滤波器，提出了一种模拟和数字相结合的高分辨率频谱分析仪设计方案，并搭建原理实验系统完成了实测验证，其分析带宽为400MHz，频率分辨率达到152kHz，功耗约为3.6W.分析了压缩线器件非理想特性对频率分辨率的影响，利用实测压缩线频率响应特性获得幅度和相位补偿曲线，对展宽线信号进行幅相失配补偿.仿真结果表明，该补偿方法可将频率分辨率提高至108kHz.      

基于Kalman滤波的GPS跟踪环路晶振闪烁噪声建模方法

由于晶振频率漂移对GPS接收机的载波相位和频率跟踪带来了误差,在载波跟踪系统中需要对晶振误差进行建模。传统基于Kalman滤波的跟踪方法无法对非白的闪烁晶振误差进行准确建模,导致跟踪环路建模产生一定的误差。针对上述问题,文章重点分析了晶振的频域模型建模过程和噪声协方差求解问题,提出了Kalman滤波中晶振闪烁噪声的近似建模方法,并用实际卫星数据验证了建模的正确性。     

线性调频波的转发干扰对消分析

提出了一种线性调频波的转发干扰对消方法,该方法利用匹配滤波输出存在时延与频移上的强烈耦合,通过调整对消波的相位和频移,使其匹配滤波输出与原回波输出基本满足时间重合、幅值相近、相位相反的对消关系,减小回波总输出幅值,即可有效降低其被检测概率;推导了只进行调相转发的对消输出公式和同时进行调频调相转发的对消输出公式,分析了其理论输出特性,并分别对其进行了仿真验证.仿真结果表明,对消波若只进行相位调制,其对消效果与转发时延和信号带宽之积相关,此值越小则对消效果越好,但对相位调制和幅度控制的精度要求也越高;对消波若同时进行相位和频率调制,其对消效果由转发时延与信号脉宽之商直接决定,此值越小则对消效果越好,带宽不影响对消效果,但带宽越大则对消效果对频率调制精度要求越高.      

微波泄漏对光抽运铯束频标准确度影响的分析

微波泄漏是影响光抽运铯原子钟准确度的主要因素之一. 傅里叶变换分析法是分析其影响的主要手段,但该方法只能用来分析有效原子速度分布很窄的情况.通过分析和计算,推导出频移随漏场的位置、相位和幅度变化的关系式.计算和分析的结果表明,漏场引起频移大小和漂移区的长度、输入微波功率值和漏场的相位、强度和位置等有关.所得的结果和用傅里叶变换方法分析所得的结果是一致的,分析的方法不受原子有效速度限制.     

宽带微波电场量子化计量技术研究

随着国际单位制7个基本单位已由基本物理常数定义,计量单位进入了量子化时代。基于里德堡原子干涉效应的微波电场测量技术,依托里德堡原子的稳定性、可复现性等特点,可实现对微波电场的高灵敏度、低不确定度测量,将微波场强幅值直接溯源至时间频率单位,实现场强参数溯源链路的扁平化。文章利用室温铯原子蒸汽室作为探头,采用AT分裂方案和外差法方案,实现了微波频率范围(1~40) GHz,场强幅度范围5 mV/m~10 V/m的微波电场精确测量。本工作在计量、雷达、太赫兹通信、电磁信号监测等领域有广泛的应用前景。     

时变海面复反射系数建模

基于二维时变海面模型和粗糙面电磁散射的低阶小斜率近似方法,研究了海面复反射系数的时变和统计特性.在电磁散射幅度基础上推导了粗糙面反射系数及其相干和非相干分量,相干分量理论计算公式与经验模型一致.仿真结果表明相干分量幅度与经验模型基本吻合,但相位中存在明显的起伏特性,这种起伏在经验公式中没有体现出来.引入Middleton相位差统计模型为反射系数时变特性建模,仿真数据统计与理论分布吻合较好,且概率密度函数的等高图可以很好地表征时变复反射系数间的相关特性.这种吻合性表明复反射系数在短时间尺度上满足高斯分布,但其幅度和频率被海浪长波调制.      

基于脉冲调制的卫星射频测试系统变频链路群延时参数校准

群延时参数是变频链路的关键指标之一,本文主要研究卫星射频测试系统变频链路群延时参数校准方法。卫星射频测试系统是卫星地面测试设备的重要组成部分,其变频链路的群延时特性对卫星测距功能测试及信号的传输质量具有重要意义;从群延时定义出发,讨论了群延时的测试原理和方法,提出并实现基于软件无线电技术的调制法测量群延时,该方法特别适用于内本振无法接入的变频系统群时延的精确测量;详细说明调制法的基本原理并研建校准装置。实验表明调制法测量群延时具有较高的精度。     

基于级联耦合的大功率测量技术研究

讨论了采用级联耦合测量技术的大功率测量系统,指出大功率测量条件下引起测量不确定度的因素,搭建了基于该技术的大功率校准系统,减小了系统测量不确定度,实现了功率放大器的高精度校准和测量。     

Low-cost precise measurement of oscillator frequency instability based on GNSS carrier observation

Global navigation satellite systems (GNSS) receivers can be used in time and frequency metrology by exploiting stable GNSS time scales. This paper proposes a low-cost method for precise measurement of oscillator frequency instability using a single-frequency software GNSS receiver. The only required hardware is a common radio frequency (RF) data collection device driven by the oscillator under test (OUT). The receiver solves the oscillator frequency error in high time resolution using the carrier Doppler observation and the broadcast ephemeris from one of the available satellites employing the onboard reference atomic frequency standard that is more stable than the OUT. Considering the non-stable and non-Gaussian properties of the frequency error measurement, an unbiased finite impulse response (FIR) filter is employed to obtain robust estimation and filter out measurement noise. The effects of different filter orders and convolution lengths are further discussed. The frequency error of an oven controlled oscillator (OCXO) is measured using live Beidou-2/Compass signals. The results are compared with the synchronous measurement using a specialized phase comparator with the standard coordinated universal time (UTC) signal from the master clock H226 in the national time service center (NTSC) of China as its reference. The Allan deviation (ADEV) estimates using the two methods have a 99.9% correlation coefficient and a 0.6% mean relative difference over 1–1000 s intervals. The experiment demonstrates the effectiveness and high precision of the software receiver method.     

基于CIT技术的广域增强系统电离层延迟修正算法

提出了一种基于电离层层析成像(CIT)技术的广域增强系统(WAAS)电离层延迟 修正算法. 该算法利用模式基函数与截断奇异值分解正则化组合的方式, 实现WAAS单频用户的电离层延迟误差修正. 基于中国区域23个广域基准站 和10个用户站的仿真结果分析表明, 传统的网格算法和基于CIT技术的电离 层延迟修正算法的电离层延迟修正精度与太阳活动、昼夜变化及地磁纬度 之间均存在明显的相关性. 基于CIT技术的电离层延迟修正算法精度优于网格算法, CIT算法的平均误差与标准差相比网格算法均有较大幅度的下降.      

一种基于探测器下行信号融合处理的无线电干涉测量方法

针对深空探测器常用下行信号体制,结合无线电干涉测量特点,提出了一种基于探测器DOR信标信号和数传信号融合处理的干涉测量方法。该方法首先通过相关处理得到DOR信号和数传信号的差分相位,利用DOR信号进行带宽综合得到时延估计,并构建时延模型;然后,利用时延模型得到DOR信号与数传信号在数传载波处的相位差,并以此对数传信号差分相位进行补偿;最后,利用DOR信号差分相位和补偿后的数传信号差分相位进行带宽综合,实现高精度干涉测量。深空探测网数据处理结果表明融合处理后时延估计随机误差明显降低;但受介质时延误差影响,融合处理对系统时延精度的改善幅度有所减小。该方法仅通过改进干涉测量数据处理方法即实现了时延估计随机误差的改善,不仅提高了信号使用效率,而且增强了航天测控系统的鲁棒性,在应急测控背景下具有特殊意义。     

脉冲激光测距误差标定及不确定度分析CSCD

以脉冲激光测距机的测距误差标定为背景,通过对测距误差解析表达式的推导,给出了系统各不确定度分量对测距误差的影响,计算了信号延迟时间、探测器和激光二极管响应时间、晶振频率、大气折射率等不确定度分量。通过对某已标定激光测距机实验验证表明:该装置在500m^20 000m测距范围内,测量重复性引入的相对标准不确定度最大值为0.67m,满足该类激光测距机测量不确定度5m(k=2)的校准测试需求。因此,利用该解析表达式可以实现对脉冲激光测距误差的有效评估,这对于脉冲激光测距测试系统、脉冲激光测距机的设计具有重要的指导意义。     

超低信噪比调频连续波引信信号小周期态 Duffing振子检测

针对超低信噪比（SNR）下调频连续波（FWCW）引信信号难以检测的问题,结合Duffing振子特性和可停振动系统理论,建立了小周期态Duffing振子检测系统。该系统能够克服传统Duffing振子强参考信号检测的固有缺陷,扩展单个Duffing振子的信号频率检测范围,并降低算法复杂度。在此基础上,分析Duffing振子相轨迹特性,提出了基于小周期态Duffing振子的调频连续波引信信号检测方法。实验结果表明,小周期态Duffing振子检测方法在-30 dB的超低信噪比下对真实调频引信辐射信号的平均检测误差小于1%,验证了本文方法的有效性。      

基于混沌振子阵列的扩频信号捕获方法

在低信噪比下提出了结合混沌振子阵列及相干相关实现对扩频信号的捕获方法．针对混沌振子的数学模型,用混沌系统的相轨迹特性来分析对扩频信号的捕获过程,以Lyapunov指数（LE）作为实现捕获及提取载波多普勒频率的判断依据,再由跟踪环路完成对扩频码相位的跟踪．对DSSS／BPSK仿真结果表明,本方法可以实现扩频信号快速捕获,同时提高了捕获概率及检测灵敏度。