考虑互耦和激励误差时智能天线波束形成

在考虑阵元间耦合和激励误差的情况下,讨论DS/CDMA(Direct Sequence/Code Division Multiple Access)系统中,智能天线的波束形成结果,并与理想情况进行比较.通过仿真数据结果可以看出,对于阵元间距为半波长的线阵,即使存在阵元间耦合和激励误差,智能天线产生的主瓣也可以对准目标,但其对其它多址信号的抗干扰能力有所下降,其中互耦的影响较大,表明要充分保持DS/CDMA系统的抗干扰能力需要计及互耦效应.      

《宇航计测技术》2006年总目次

第1期调制函数对被动型氢原子频标频率稳定度影响分析………………………………………………………曹昱吕善伟(1)宽带取样示波器一种新校准方法研究……………………………………………………………苏水金杨春涛邓明纫(6)天线互耦和激励对MIMO-OFDM系统抗干扰性能的影响……………………………赵福玲吕善伟余琴党群(12)FFH/DS混合扩频体制通信技术研究…………………………………………………………………………宋洋杨于杰(16)组合导航系统的数据传递和信息发播研究…………………………………………………………………李建勋柯熙政(2…     

通道失配和天线互耦对GPS抗干扰天线的影响

通道失配和天线互耦对GPS(Global Positioning System)自适应抗干扰天线性能的影响,是细化GPS系统指标的基础,常被用来确定其技术实现方案.根据GPS的信号特点,利用加权矢量和干扰空间之间的正交性,分析了高频通道幅相偏差和幅相扰动、I/Q(In-phase/Quadrature)通道的幅位偏差以及天线互耦对ICR(Interference Cancellation Ratio)和SINR(Signal Interference Noise Ratio)的影响.从理论上证明了ICR主要取决于高频通道的幅相扰动和I/Q通道的幅相偏差,而与高频通道的幅相偏差和天线互耦无关,修正偏差不一定能够提高SINR,修正互耦得到的SINR的改善仅正比于天线阵S矩阵(scattering matxix)的最大奇异值.仿真实验结果验证了上述结论.     

介质覆盖的柱面共形微带天线的互耦分析

 共形微带天线间的互耦对微带天线阵的性能有重要影响,另一方面,为了防止对微带天线阵的自然的或人为的损害,需要在天线阵表面涂覆介质层或给其加上天线罩,因此在设计共形微带天线与阵列时也应当考虑覆盖层或天线罩的影响.利用严格的全波法分析和计算了介质覆盖、探针馈电的柱面共形微带天线单元间的互耦,给出了E面和H面互耦的数值结果,并讨论了柱面曲率半径和贴片间距对互耦的影响,给出了互耦随频率的变化关系,同时也研究了衬底介质和覆盖层对互耦的作用.     

天线系数的测试误差与NSA测试的改进

总结了归一化场地衰减(NSA,The Normalized Site Attenuation)测试中存在的误差,指出误差主要来源于天线系数.通过对天线互阻抗的分析,说明它是天线系数误差的主要来源.简单介绍了天线系数的标准计量方法,发现其中并未考虑互阻抗的影响;修正了天线系数计量中采用的方程组,证明该方程组不能求解.分析了减小测试天线间互阻抗误差的因素,重新设计了一种新的测试方法.新方法使用天线增益替代天线系数,利用天线增益测试的必要条件避免互阻抗的影响;证明了新方法与原方法的原理间的等价条件;通过实测验证了新方法的有效性.      

自适应圆阵中的干扰抑制和互耦补偿

提出了一种适合圆阵的自适应相干干扰抑制及天线阵元间互耦补偿的方法。这一方法完善了常规自适应天线干扰抑制技术。计算机模拟实验表明,该方法性能优良,且易于工程实现。     

使用复小波包的MIMO-OFDM无线系统

为了在频率选择性信道中提供高速数据业务, 提出了一种新的多入多出-正交频分复用系统MIMO-OFDM(Multi-Input Multi-Output -Orthogonal Frequency Division Multiplexing).该系统使用复小波包变换CWPT(Complex Wavelet Packet Transform)来实现OFDM,而不是使用传统的快速傅立叶变换FFT(Fast Fourier Transform).由于复小波包函数具有很好的特性,通过对有2个用户的MIMO-OFDM系统进行仿真的结果表明,基于CWPT的MIMO-OFDM系统性能要比使用传统的FFT的MIMO-OFDM 系统好,但是复杂度略高.      

IC卡读写器用的一种四元振子天线分析

介绍用于IC卡读写器系统中一个天线阵的实际例子 ,天线由四单元半波振子组成 ,振子之间为平行双线馈电 ,通过同轴电缆接到直立的平行双线 ,在阵列几何中心向阵列两侧馈电 (并馈 ) ,分析了带有接地板的天线方向图及其随激励的变化 ,给出了阵列天线输入端驻波比频率特性的测试结果     

挠性航天器的自耦PD姿态控制方法

针对存在模型参数不确定以及受到外部干扰的挠性航天器的高精度姿态控制和主动振动抑制问题,根据自耦PID(auto-coupling proportional integral derivative, ACPID)控制理论提出了一种简单的自耦PD(auto-coupling proportional derivative, ACPD)控制方法.将挠性航天器姿态运动的已知和未知内部动态以及外部干扰定义为一个总扰动,进而将其等价映射为一个二阶线性扰动系统.据此构建了在复合总扰动反相激励下的受控误差系统,根据ACPID控制理论分别设计了ACPD姿态控制器和ACPD主动振动控制器,并分析了每个系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真试验结果表明,ACPD姿态控制器对姿态角指令有较好的跟踪性能,ACPD主动振动控制器也能有效地抑制挠性附件的振动.     

构架天线四面体桁架单元精度分析与多目标优化设计

为了减小加工装配误差对天线桁架精度的影响,解决含随机变量的优化问题,综合考虑了杆件加工装配误差正态分布特性对精度的影响,通过最小势能原理求解得到了含杆件误差的构架天线桁架单元的平衡状态,采用蒙特卡洛方法对杆件误差变化对型面精度的影响开展了分析,得到杆件随机误差下的平均精度。为提高计算效率,建立了以杆件长度公差为设计变量、以桁架型面精度和加工成本为目标函数的代理模型,通过多目标遗传优化算法进行了公差优化设计,得到了代理模型误差小于8%的多组公差设计方案。其中平均精度最小达到了0.013mm,并且分析结果显示腹杆影响显著大于底杆。     

星载SAR相控阵天线热变形误差分析

根据星载SAR相控阵天线结构特点,建立了天线热变形误差的数学模型,定义了阵面不平整度指标.基于成对回波畸变理论,推导了天线阵面存在热变形误差时的方向图函数表达式,导出了单频热变形误差分量与模糊度之间的统计关系,提出了定量分析星载SAR相控阵天线热变形误差对模糊性能影响的有效方法.基于L波段星载SAR天线进行了计算机仿真,验证了分析方法的正确性.      

三轴过顶跟踪中互耦误差分析及补偿技术

简要介绍卫星过顶跟踪时出现的盲区现象和常用的卫星过顶跟踪天线座结构形式,理论上推导了三轴跟踪系统的程序跟踪算法。针对A+E+TIL形式的无盲区跟踪系统,推导了其过顶跟踪时产生的交叉耦合对跟踪性能的影响,并提出了解决方法。仿真结果表明,该方法可以有效提高系统跟踪精度。     

分布式天线组阵优选设计

分布式天线组阵是指利用现有的天线资源,使用较低成本实现超大的天线口径。针对分布式天线组阵中,不同口径天线接收信号信噪比差异较大,任意天线是否均可引入天线阵中,加入较低接收信噪比的信号进行组阵合成能否提高最终合成信号的误码率性能等问题,提出了分布式天线组阵的优选准则。该准则依据载频、时延以及相位这三者估计算法的性能及其克拉美罗性能下界,证实当接收信号信噪比低于载频估计的异常值效应门限时,受载频差估计精度急剧恶化的影响,将该信号加入天线阵中进行合成将引起最终合成信号误码率性能的恶化。系统仿真算例验证了结论的正确性,为我国未来深空探测任务提供可靠的保障。     

星载大型反射面天线的刚-柔-姿控一体化在轨振动分析方法

随着大型可展开环形天线在航天器上的应用,口径越来越大,指标更加严格,卫星姿控、轨控、太阳翼驱动等导致的机械运动必然会引起大型反射面天线的振动,从而造成电性能降低,影响任务完成质量。提供了一种获取大型环形天线在轨振动影响的刚–柔–姿控一体化分析方法,建立了集扰动源、整星刚柔耦合动力学模型、姿态控制系统、天线振动影响分析的一体化仿真分析模型,实现了在典型扰动模式下的环形天线的振动响应计算、环形天线整体指向和变形计算。分析结果为天线在轨振动影响分析、性能指标预示、振动传递机理及抑制措施提供支持。     

GNSS抗干扰天线阵不一致性对MUSIC算法的影响

由于天线阵元位置、射频（RF）放大器和模数转换器（ADC）等因素的影响,全球卫星导航系统（GNSS）抗干扰天线阵各通道间不可避免地存在着不一致性。首先,利用矩阵中的子空间理论分析了通道的幅度不一致性和相位不一致性对多重信号分类（MUSIC）算法的影响。理论分析结果表明:单干扰情况下通道幅度不一致性会降低MUSIC算法方向图的零陷深度,但不影响零陷位置,相位不一致性对MUSIC算法方向图零陷位置和零陷深度均有影响;多干扰情况下通道幅度不一致性和相位不一致性对MUSIC算法方向图零陷位置零陷和深度都有影响。因此在通道不一致性慢变化的条件下,MUSIC算法利用方向图进行性能评估时需要测出通道幅相偏差矩阵进行方向图纠正。然后,利用仿真的方法对不一致性的影响进行了实验分析,实验分析结果与理论分析结果一致。      

非均匀间距的低副瓣宽带微带阵列天线设计

为降低天线副瓣电平（SLL）和展宽带宽,设计了一款谐振频率为14.25 GHz的16阵元非均匀间距的耦合馈电微带阵列天线。天线采用多层设计,通过在接地板开矩形槽进行耦合馈电,并引入空气层,降低天线Q值,增大带宽。区别于均匀间距阵列天线的激励幅值加权,从阵元间距角度入手,利用差分进化算法降低副瓣电平,构建非均匀间距并联线阵天线。用槽面辐射的能量近似代替阵元接收的能量,观察阵元功率分配情况,并建立馈电网络所有馈线段的数学关系,保证非均匀间距条件下所有阵元为等幅同相激励。测试结果显示,天线在14~14.5 GHz范围内电压驻波比小于2,满足了卫星动中通的带宽要求;工作带宽内增益大于16 dB,副瓣电平低于-16 dB,性能优于均匀间距阵列天线。      

复杂动力学模型下星载天线跟瞄控制技术研究

针对星载天线动力学复杂这一问题,从天线系统刚柔耦合动力学建模、指向跟踪控制以及振动抑制等方面研究了柔性星载运动部件的指向控制方法。首先,通过描述系统几何拓扑关系建立系统运动学方程,从而简化动力学建模过程;之后,利用假设模态法,对天线反射面挠性进行建模;最后,将拉格朗日方程与挠性关节模型相结合,从而建立了星载天线非线性刚柔耦合动力学模型。在以上复杂动力学建模的基础上,采用分层设计的思路进行了控制策略设计：先运用基于计算力矩法的滑模控制器得到不考虑挠性关节的耦合控制律,从而保证卫星基体的稳定性以及天线挠性反射面的振动抑制;再使用反步法对挠性关节进行控制,实现对天线反射面的指向精度控制。最后,讨论了动力学参数不确定性对系统跟踪指向控制的影响并采用数学仿真的方式验证了相关动力学模型与控制算法。仿真结果表明该方法能较好地实现对星载天线的指向跟踪控制以及振动抑制,提高星载天线的动态指向精度。     

基于RLS算法的阵列天线抗干扰性能研究

本文基于空域调零算法中的递推最小二乘算法，对不同阵列天线模型进行了导向矢量的建立，使用MATLAB仿真对比了4元共形阵列天线与4元平面阵列天线在同一干扰信号下的抗干扰性能。验证分析表明，共形阵列天线存在阵元间信号接收增益不一致的现象，会影响算法的抗干扰性能。相比之下，平面阵列中的加心圆阵抗干扰效果较好且算法稳定性较高，能在干扰信号方向上产生准确的“零陷”。