双工作模式空空通信机的设计与实现

空空通信机是飞船交会对接过程中通信链路的关键设备，主要完成两个航天器之间的信息交换。根据任务需求，空空通信机需具备两种工作模式，即扩频模式和非扩频模式。文章首先阐述了空空通信机的基本工作原理和整体结构设计，针对两种工作模式的需求，硬件上采用通用设计，软件上采用分时加载不同软件的设计方案。按照空空通信机的结构模块，顺序介绍了各个模块的设计方法和实现思路。对超外差式接收机的主要指标进行了设计和分析，直接射频调制发射机实现了QPSK和BPSK调制兼容，数字解调部分采用“ADC+FPGA”的设计方案。主工作FPGA芯片完成扩频模式解调和非扩频模式解调，另一片FPGA完成对主FPGA的回读重加载，并根据遥控指令来完成不同程序的加载。文章设计的空空通信机已成功应用于某卫星型号，设计方法对后续其他型号的空空通信机的设计有一定参考价值。     

QPSK幅相不平衡及其测试方法的研究

文章介绍了卫星高速数据传输系统中QPSK调制的原理,并对QPSK调制中I、Q幅度和相位不平衡进行了详细分析,结合实例给出了I、Q输出幅度不平衡和相位不平衡的测试技巧和方法。     

空间激光通信网络中的全光数据合路技术研究

针对空间激光通信网络接入节点多路激光链路传输需求，基于高非线性光纤中四波混频参量效应，并结合色散控制，开展全光合路处理技术研究。采用VPI 10.0模拟平台构建了时间透镜全光合路系统，验证了4路速率为10 Gbps的差分相移键控DPSK（Differential Phase Shift Keying）信号光以及通断键控调制OOK（On-Off Keying）和DPSK混合制式信号光的全光合路可行性，并对全光合路技术实现中色散、光功率等关键参数对系统性能的影响进行了分析，为实际系统的设计和应用提供数据支撑。所提出的全光合路技术具有数据处理带宽大、通信制式兼容且系统复杂度低等优点，可有效降低空间激光通信网络的资源需求与载荷成本，为下一代空间激光骨干网的发展与全面应用提供有效技术支撑。     

基于PSK调制的数字通信信号仿真分析技术

基于PSK调制的数字通信系统在无线通信工程实践中有着广泛的应用，由于受到各种条件的限制，从实际工程系统接收到的PSK数字通信信号在教学科研中不易获得，而PSK调制仿真数据则可以自己产生。在掌握通信原理和仿真技术的基础上利用Matlab实现对BPSK、DPSK、QPSK、DQPSK、8PSK、π/4-DQPSK、OQPSK等数字通信信号源的模拟仿真，可对调制体制、工作频率、传输码率、采样频率、信道特征等参数进行灵活设置，并按要求生成规定格式的DAT数据文件，可作为调制方式识别软件的训练和测试样本。结合模方谱、平方谱、四次方谱、八次方谱等谱线参数特征，同时结合星座图和眼图进行基于PSK调制的数字通信信号的调制体制判别和验证。     

π／4QPSK调制解调方式分析及应用

介绍了π／4QPSK调制解调方式的原理和一种查表式的调制算法以及π／4QPSK的差分解调方式。设计出π／4QPSK整个调制解调系统框图，并通过设计相应的MATLAB程序仿真了π／4QPSK调制解调系统，从而验证了该调制算法和差分解调方式的可行性和可靠性，得到了误比特率和误符号率曲线，并和用相同方法得到的QPSK误比特率和误符号率曲线进行了比较。文中还给出了调制算法和差分解调的相应程序段，供读者参考。文中的设计思想为π／4QPSK的DSP实现提供了一种方法。     

一种低复杂度的Multi-h CPM相干解调算法及FPGA实现

多调制指数连续相位调制（Multi-h Continuous Phase Modulation,Multi-h CPM）是一种恒包络调制,具有多个周期出现的调制指数,因此其频谱效率和功率效率比单调制指数CPM更高,但其接收机的复杂度也随之增加。本文在倾斜相位（Tilted Phase,TP）的基础上采用频率脉冲截断（Frequency Pulse Truncation,FPT）和状态空间分割（State Space Partition,SSP）相结合的方法来降低多调制指数连续相位调制的复杂度,使相位状态由512降低到16,理论损耗约为0.8 dB。同时,对降低复杂度的解调算法在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Arrays, FPGA）上进行了验证。仿真和在线测试的误码率曲线接近理论分析曲线,和常用的128状态解调算法相比,资源消耗降低了约59%。     

卫星通信信号识别技术研究

在民用无线电监测、感知无线电、电子对抗等领域,信号调制识别是研究的热点。分析了常用的卫星通信信号调制方式（BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、16APSK）,研究了各种调制方式的识别技术,提出了一种易于实现、识别率高的识别算法。理论分析和仿真验证均验证了该算法的有效性。     

单频干扰下BPSK接收性能恶化分析及应用

为了提高现有单频干扰下BPSK接收性能恶化分析方法的准确性和实用性,本文引入干扰信号相位作为随机变量,得出了新的分析方法。该方法首次准确量化了单频干扰下BPSK接收性能的恶化程度,普遍适用于BPSK调制体制下的卫星通信系统。给出了MATLAB数值仿真和现场实测结果。将其应用到探月工程嫦娥一号（CE-1）任务中,对CE-1通信系统受日本SELENE月球探测器信号干扰进行了准确的定量分析,为地面接收站的抗干扰设计以及中日双方探测器频率协调工作提供了依据。     

基于单光子探测器恢复时间的误码率分析

在深空激光通信中，为满足通信距离远、传输速率高的要求，常采用脉冲位置调制（Pulse Position Modula-tion， PPM）与单光子探测器（Single-Photon Detector， SPD）相结合的探测体制。本文从单光子探测器的恢复时间特性出发，推导了探测器单元探测概率和虚警概率模型，建立了基于信号或硬判决和最大计数硬判决的多元单光子探测器阵列误码率模型。仿真分析结果表明：在16-PPM调制和RS（15，8）编码（Reed-Solomon Codes，里德-所罗门编码）体制下，为实现1.22 Gbps的通信速率、误码率优于10^-7，当探测器单元数为4时，探测器恢复时间应≤3.2 ns；当探测器单元数为25时，探测器恢复时间应≤10 ns。     

一种新型星载QPSK调制模块的设计

调制模块是光学遥感卫星、微波遥感卫星及载人航天数据传输系统中必不可少的一部分，同时QPSK调制也是星载输出传输系统中最常用的调制方式。文章介绍的新型QPSK调制模块创新点在于：1)使用微带到槽线的过渡结构实现巴伦的功能及调制的功能，使调制模块达到更优的幅相指标；2)采用基带数据通过微带线通孔传输数据的方式代替金带压焊的方式，避免了金带压焊环节带来的人为风险；3)采用1/4波长电桥的设计方法替代Lange桥实现载波相位相差90°功分的功能，解决了Lange桥电装过程中金带压焊困难的问题。在设计过程中，采用场路联合的仿真设计方法，从阻抗匹配和场模式两方面对该结构进行了分析，应用Advanced Design System和Computer Simulation Technology联合仿真对电性能进行仿真优化，实现了QPSK调制电路良好的幅相特性和匹配特性。目前，该创新型设计方法已应用于工程化的调制模块设计中，在提升调制模块模块的性能的同时降低了生产制造难度。     

一种基于二维微波空间调制的通信跟踪系统

为了综合设计通信与测向跟踪系统,提出一种可以发射载有二维方向信息的空间调制通信跟踪方案。其思想是通过调制介质盘来改变信号的相位,用两个相干激励源把相位差调制到发射信号参数中,只需解调信号单天线接收机就可实现数字通信和来波方向估计。文中给出了调制信号星座的选择方法,信号状态的差分编码结构,单天线接收测向和数字信息解调算法,仿真了通信误比特率和相位测量精度,证明了在发射信号层面上是可以实现通信与跟踪综合的。     

基于空时编码的SOQPSK-TG调制器的FPGA设计

为满足未来遥测系统高码速率且可靠传输的要求,将空时编码与SOQPSK-TG技术联合调制,通过使用正余弦波形查表法及基于预编码特性的累积相位映射简化来设计结构,设计一种ALAMOUTI空时码与SOQPSK-TG编码调制的FPGA实现方案。在FPGA硬件平台测试结果验证SOQPSK-TG体制相比传统遥测调制体制具有更高的频带利用率,并且基于空间分集技术的空时编码并不会对SOQPSK-TG信号频谱产生影响,具有抗信道衰落能力的空时编码在未来遥测系统有一定应用价值。     

L／Ku上变频器

本文描述了为某预研课题研制的８路Ｌ／Ｋｕ上变频器的组成、设计、测试结果。上变频器实现１．５ＧＨｚ到１２．６ＧＨｚ的变频，典型增益２０ｄＢ，输出１ｄＢ压缩点大于６ｄＢｍ。根据系统对８路变频器的幅度和相位一致性要求，变频器系统具有幅度和相位可调节性，幅度可调节范围３ｄＢ，相位可调节范围６０度。８路变频器幅度一致性小于０．８ｄＢ，相位一致性小于１０度。本振部分采用恒温槽晶振和锁相倍频技术，提供稳定的１１     

低频靶标法测量CCD相机调制传递函数的仿真

基于用高频靶标法测试调制传递函数（MTF）时不能准确地体现出CCD器件的平均采样的情况。该文探讨用低频靶标法测试MTF，介绍它的原理；通过数字仿真CCD的光学镜头的模糊和采样平均过程，分析不同频率靶标的MTF测试结果，并分析相位造成的影响。     

多带通UWB信号光子学产生方法

基于多个不同权重与时延的doublet脉冲叠加,提出一种新的多带通超宽带（ MB-UWB）信号光学产生与传输的方法。射频（ RF）信号对光载波进行强度调制后,电高斯脉冲对光信号进行相位调制并利用标准单模光纤（ SMF）进行传输。 SMF实现相位调制-强度调制（ PM-IM）转换,产生doublet脉冲;实现多个doublet信号的时延差,产生叠加的UWB信号。通过调节RF信号源的频率可以实现UWB信号中心频率和带宽的改变;通过调节RF信号源的幅度可以实现边带抑制比的改变。仿真实现了边带抑制比大于25dB,中心频率5~8GHz,带宽2.9~3.8GHz的UWB的信号产生。     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

基于轨道角动量的星间激光通信技术

介绍了将轨道角动量（orbital-angular-momentum, OAM)）作为新复用维度的星间激光通信系统设计。轨道角动量理论上具有无限种模态且各模态间两两相互正交,这意味着基于OAM复用的通信系统可大幅度提高频谱效率和信道容量。分别对星间激光链路的发射机和接收机的实现架构进行了介绍,发端采用无衍射贝塞尔-高斯光束进行编码、调制和OAM多路复用;收端利用具有与发端相反的螺旋相位移除OAM光束的方位角相位以恢复光束的平面相位波前,并通过光电探测器、解调器和译码器来恢复数据。此外,还分析了多普勒频率、卫星摆动和背景噪声等因素对于系统的影响。提出的基于OAM技术的星间激光收发系统设计方案对于未来大容量星间通信系统设计与实现具有重要意义。     

微波功率放大器AM-PM转移系数测试方法研究

针对星载微波功率放大器AM PM转移系数指标缺乏考核方法的问题，文章根据多载波非线性工作原理，通过输入放大器双载波信号、调整输入信号幅度变化、分析输出信号相位变化情况的测试方法，设计了通过矢网进行测试的方案。根据方案所搭建的测试系统，完成了放大器的测试验证，测试精度可达0.1（deg/dB）。研究结果表明，文章给出的这种AM PM转移系数测试方法，是有效、可行、实用的，为全面评估国产化星载微波功率放大器提供了具体的测试方法。     

高码速率QPSK解调器载波恢复锁相环设计

介绍了高码速率QPSK解调器载波恢复锁相环的基本设计和几种扩捕技术，并着重分析了修正COSTAS环（硬判决型）的工作原理和设计方法。     

汽车防撞步进FM脉冲雷达

提出在雷达相互之间的干扰中采用先进的步进ＦＭ脉冲（编码）雷达。发射脉冲序列在一定的进步宽度上进行频率偏移，再通过在上脉冲串上的伪随机信号序列进行频率调制，一方面将发射波的一部分进行零着检波，被相位调制后的接收脉冲序列，是通过每个脉冲串的傅里叶变换实现距离雷达曲线，另一方面，本论文还针对ＦＭ调制失真等引起的分辨率降低，提出了采用回归曲线近似的方法进行补偿，从而通过用比较低速的窄带信号处理，也能够进行分辨率测距。