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°。     

星载相控阵GNSS-R测高系统设计与实验

星载GNSS-R测高系统采用多波束相控阵天线和干涉互相关处理方式,接收北斗导航卫星和GPS导航卫星发射的L波段导航直射信号与海面反射信号,进行海面高度探测。详细介绍GNSS-R测高系统设计与实现、集成和外场试验等,外场试验不仅验证了相控阵GNSS-R测高系统功能,更重要的是验证了核心软件算法的正确性。GNSS-R测高系统适用于中尺度海洋现象的观测,可在时间和空间尺度上扩展雷达高度计的观测能力,并与之相互补充,有利于对复杂海面的中尺度结构进行较高时间分辨率的观测。GNSS-R测高仪为星载高精度海面高度探测提供了新型载荷。     

多波束馈源在高动态目标捕获跟踪过程中的应用研究

为了展宽高频段测控设备中天线的工作波束范围,增强设备捕获跟踪高动态目标的能力,提出一种多波束馈源阵列方案,并对其波束范围进行仿真计算。结果表明,多波束馈源阵列能有效展宽天线波束范围。针对多波束馈源阵列的物理模型,从软硬件上设计实现了其在高频段测控设备上的应用,对捕获跟踪高动态目标具有一定的实用价值。     

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...     

多波束三维成像激光雷达高精度收发匹配方法研究

三维成像激光雷达技术为空间地理信息获取、目标立体探测提供了新的技术途径。以多波束并行收发、单光子阵列探测为特征的新一代三维成像激光雷达可提升雷达探测灵敏度、激光成像帧频与成像效率，从而实现远距离快速激光三维成像。三维成像激光雷达的激光发散角与接收视场需角秒量级的匹配精度。随着系统波束数量的增加，几十甚至上百波束的高精度收发波束匹配是系统设计装调的难点。聚焦多波束单光子阵列三维成像激光雷达的收发匹配难题，设计了基于衍射分束激光发射与光纤阵列接收的收发光学系统，提出了一种多波束激光雷达收发波束匹配方法，并对该方法的收发匹配误差源以及温度对其影响进行了详细分析仿真。实验验证结果表明，可实现64波束优于10 μrad的匹配误差，在工作温度范围内总的收发失配优于20.78 μrad，满足本系统设计时25.5 μrad的收发匹配裕量，系统对环境温度有较好的适应性，具有良好的工程应用前景。     

可扩充深空天线组阵技术研究与试验验证

远距离高速通信始终是深空探测活动面临的重大挑战,建设大口径天线在技术上已经接近能力极限。天线组阵技术是将多个天线组成阵列,通过时延对齐、相位修正和权值估计将各个天线接收的信号进行合成,达到提高信噪比(SNR)的目的。该技术可以大大提高接收能力,是在射频范围解决深空测控通信问题的重要途径。其中,基于Sumple算法的全频谱合成(FSC)技术在解调前进行信号合成,能在极低SNR条件下实现最佳的系统性能。为了验证该技术的工程应用可行性,在国家高新技术发展计划支持下,突破微弱信号FSC技术,构建4×12m天线组阵试验系统。2010年10月,成功利用嫦娥二号(CE-2)任务开展天线组阵技术验证试验。试验结果表明,构建的4×12m天线组阵系统能够接收并合成CE-2卫星下行信号,合成效率优于90%。     

天籁射电阵的空间碎片探测性能分析

提出以曲靖非相干散射雷达作为一种可能的发射源与天籁射电阵组成一套双基地雷达空间碎片探测系统，对该系统的空间碎片探测性能进行计算与仿真分析，包括可探测目标雷达散射截面积(RCS)、天籁射电阵对空间目标与碎片探测时间、探测效率等。分析表明，该系统具有探测直径10 cm以下级空间小碎片的潜力，并在最后提出了一种基于该系统的交叉波束的确定方法及对空间碎片定位的方法。     

机载相控阵雷达的现状及其对抗

相控阵雷达自适应能力强 ,波束扫描无惯性 ,多波束 ,大功率 ,快速灵活控制波束的指向和形状 ;能自适应地对空间、时间、能量进行最佳管理 ,波束捷变 ,视场角大 ,隐蔽性好 ;相控阵雷达抗干扰能力强 ,在有源干扰情况下 ,相控阵天线的副瓣零点能迅速朝向敌方的干扰源 ,使敌方难于收到雷达信号而无法实施有效的干扰 ;相控阵雷达可靠性高而且具有故障软化能力。重点介绍国外机载相控阵雷达及其对抗技术。     

采用相控阵体制的舰载雷达和电子战系统

采用相控阵体制的雷达和电子战系统具有自适应能力强 ,波束扫描无惯性 ,多波束 ,大功率 ,快速灵活控制波束的指向和形状 ;能自适应地对空间、时间、能量进行最佳管理 ,波束捷变 ,视场角大 ,隐蔽性好 ,相控阵雷达抗干扰能力强 ,在有源干扰情况下 ,相控阵天线的副瓣零点能迅速朝向敌方的干扰源 ,使敌方难于收到雷达信号而无法实施有效的干扰 ;相控阵雷达可靠性高而且具有故障软化能力。相控阵电子战系统可干扰大多数已知的雷达威胁。重点介绍国外舰载相控阵雷达及舰载相控阵电子干扰设备     

8mm三通道二维探测辐射计系统研究

首次提出了利用焦平面阵列偏焦技术实现毫米波辐射计对目标的多波束二维探测，并介绍了该系统的实际设计及其相关设计。该系统在炸弹自寻的应用中将大大提高目标识别的速度及准确性。     

GPS天线阵列盲信号波束形成研究

针对GPS的抗干扰应用,给出一种不需要先验信息的GPS阵列天线盲信号波束形成新方法,用来提高GPS接收机的性能。首先建立线阵和平面阵列天线的信号模型,然后采用子空间技术剔除干扰信号,并设计多波束形成器来增强整个角空间的GPS信号。在波束形成设计中,应用Dolph-Chebyshev加权法来得到最优的主瓣波束宽度和旁瓣水平。仿真实验表明,采用盲信号波束形成方法,无论是线阵还是平面阵天线,均可以在干扰方向形成有效的零陷,在其余的角空间内增强GPS信号,从而验证了新方法的有效性和正确性。     

基于多波位波束搜索的大型相控阵阵列信号处理技术

数字波束合成技术是通信对抗领域里一项至关重要的技术,通过在数字域对信号幅度和相位进行控制,可以形成多个独立可控的波束,形成波束指向精度高、灵活可变,且理论上不受波束形成数量的限制。本文针对大型相控阵需求,利用波束合成原理,并结合大规模阵列信号同步技术与相控阵幅相校准技术,实现一种可同时产生180个偏馈波束的多波位波束搜索系统。该系统可以利用波束群的实时扫描功能,实现大范围的波束搜索,更快定位目标角度。该系统已在工程上进行应用,并成功执行大型测控任务,取得圆满成功。     

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。     

基于圆极化漏波阵的罗特曼透镜多波束天线设计

文章提出了一种具有无源波束扫描能力的平面圆极化多波束天线。该天线由基于基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)的漏波天线阵列和罗特曼透镜馈源网络组成。其中漏波天线作为天线辐射体，通过在SIW传输线上加载90°顺序旋转的非谐振辐射缝隙，实现了圆极化的辐射特性。为了实现低成本的波束扫描能力，使用罗特曼透镜作为天线的馈电网络。该天线设计采用双层结构，通用将漏波天线阵列置于罗特曼透镜上层，实现了天线的小型化。经仿真验证，该天线可在9.5GHz~10.5GHz的工作频带范围内，实现良好的阻抗匹配及±44°的圆极化波束扫描能力，并且每个波束均可在3dB波束宽度内实现小于3dB的轴比。     

PD雷达导引头目标信号的射频仿真

介绍了脉冲多普勒 (PD)雷达导引头目标信号模拟器的实现原理及方案以及信号特征直接处理方法 ,一种新的应用于现代PD雷达的相参模拟手段 ,其原理是在雷达导引头的发射信号上直接引入时域、频域及空间的目标信号特征参量来产生目标回波信号。在论述比较各种实现途径的基础上 ,提出了模拟器的一种实现方案 ,该模拟器采用数字射频存储器(DRFM)技术产生目标距离延迟 ,通过大动态程控衰减器实现目标信号幅度处理 ,由直接式数字合成器 (DDS)模拟目标多普勒频率 ,利用天线阵列模拟目标信号的角位置     

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.     

ADC性能对宽带数字阵列遥测系统接收通道增益设计的影响分析

针对数字阵列在大带宽、高动态、多目标遥测系统上的应用,分析宽带数字阵列遥测系统与传统高增益天线遥测系统在设计上的区别,详细分析影响接收通道增益设计的主要因素,重点就ADC器件性能对通道增益设计的影响进行了分析。通过计算仿真信号在经过ADC以及数字波束形成的过程中,ADC器件自身信噪比SNR和无杂散动态范围SFDR两个重要参数给接收信号信噪比带来的恶化,给出了数字阵列遥测系统中通道增益设计的门限值。     

面向空间太阳能电站应用的超大规模天线阵列 模块尺寸与姿态偏差效应分析

空间太阳能电站微波能量传输需要具备超大规模的相控阵列波束形成和超高精度的波束指向控制能力。采用大尺寸的基本相控电单元能够缩减天线阵列规模和微波发射通道数目,从而显著降低微波能量发射系统的构造和组装成本。然而,相控单元的尺寸越大,对天线模块的结构刚性和姿态控制精度要求越高。基于天线阵列的结构化构型设计,提出超大规模回复反射阵列的结构模块和相控电单元的尺寸分析模型,推导得到结构模块姿态偏差、电单元尺寸要求和能量传输效率的近似关系及其解析表达式,可供作为空间太阳能电站微波传能天线阵列及其波束控制方案设计的参考依据。     

基于子空间追踪的无源信号检测技术

数字阵列瞬时全空域覆盖时,所需的波束数量随着阵列规模增大而增加,这将使得信号处理复杂度提升,设备量增大.为了减少大型阵列的设备量,提出了一种基于子空间追踪的无源信号检测技术.该技术利用辐射源信号在空域的稀疏性,用子空间追踪算法实时跟踪辐射源信号,将波束对准辐射源信号方向,进行自适应空域滤波,从而减少波束个数,降低计算量.该算法可以适应多信号形式,自适应地对多个辐射源的来波进行滤波,滤波之后的信号可以进行信号检测及信号分选,且波束个数不随阵列规模的增加而增加,可以大大减少大型阵列的设备量.     

天基TDM-MIMO雷达空间碎片阵列走动补偿方法研究

天基时分复用多发多收天线(TDM-MIMO)雷达能同时完成较大空域搜索和多目标跟踪任务,有利于实现对多个碎片同时跟踪,且系统架构简单,能够以较小代价获得更多的系统自由度.但由于空间碎片与雷达间的相对高速运动,目标回波信号由窄带阵列信号变成宽带阵列信号,均匀线阵畸变成相对阶梯形阵列,无法实现能量聚焦.为了解决以上问题,提...