导航卫星天线收发系统耦合分析与仿真

导航卫星天线系统由接收天线系统和发射天线系统组成,发射天线系统为多频段工作模式。接收天线系统为单频段工作模式。当多个频段的信号经过发射天线系统后的三阶无源互调产物落入接收天线系统工作带宽内时,如果无源互调电平大于接收信号电平,则将严重影响导航卫星接收系统的正常工作。为此,应尽量提高发射天线与接收天线之间的隔离度,使已产生的无源互调电平得到有效衰减,从而不影响正常接收信号的工作。文章从微波网络JS散射矩阵出发,结合电磁场专用软件,给出了两种卫星平台上的发射和接收天线之间隔离度的仿真分析结果,为导航卫星天线布局提供依据。     

延迟发射分集在TD-SCDMA系统中的性能研究

分集技术是一种常用的抗衰落技术,在移动通信领域得到了广泛的应用。其中,接收分集技术已经非常成熟,而发射分集的技术近些年成为研究热点。延迟发射分集是发射分集的一种,以前的文献主要研究了基于FDD模式下的延迟发射分集[1]。而该文则从TDD方面出发,对延迟发射分集在TD-SCDMA中的应用进行了研究,并且给出了仿真结果。分析及仿真结果表明,延迟发射分集可以提高系统性能,特别是针对单径衰落信道。     

FDA数字阵抗DRFM转发式主瓣干扰研究

针对复杂电磁干扰环境中的数字射频存储器(DRFM)转发式主瓣干扰,以每个天线阵元独立可控的数字阵列为平台,提出一种基于频率分集(FDA)数字阵的抗DRFM转发式主瓣距离欺骗干扰方法.在发射端,每个发射阵元间载频存在微小的频率偏移量,接收时,阵列接收信号经匹配滤波器组分离出发射波形后,可获得距离角度二维耦合的等效发射方向...     

导航卫星载波相位测量中的相位缠绕研究

文章针对载波相位测量在高精度测量、定位领域中，由于导航信号接收天线与发射天线的非理性因素导致的测量误差问题进行研究。根据载波相位测量原理及导航信号天线的收、发原理，从理论上分析了因导航信号接收天线与发射天线之间倾角的不一致性而导致的载波相位测量中相位缠绕的产生，以及相位缠绕对载波相位测量、定位精度的影响，并通过理论计算得出，载波相位测量中相位缠绕引入的测量误差最大可达厘米量级。计算结果表明，相位缠绕对高精度载波相位测量引入的测量误差不可忽略。在实际的载波相位测量应用中，尽量提高导航信号接收天线与发射天线之间的倾角的一致性，以减小相位缠绕对载波相位测量引入的测量误差，进而获得高精度载波相位测量值。     

长椭圆球波函数在卫星导航中的应用研究

卫星导航信号的码片波形是影响系统跟踪精度和抗多径干扰性能的重要因素。首次提出将时域上集中分布同时在频域上能量聚集性最佳的长椭球波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)作为导航信号码片波形,并对比分析了相同码速率和带宽限制下的PSWF码片波形和二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)调制码片波形的跟踪和抗多径性能。结果表明:在合适的带宽范围内,PSWF码片波形具有和带限BOC调制码片波形结构相似的相关函数和功率谱密度;PSWF码片波形在跟踪精度和抗多径干扰方面整体上优于带限BOC调制码片波形。综合分析,PSWF码片波形具备较好的导航性能,可作为我国卫星导航信号波形设计的一种新选择。     

采用阵列天线的GPS接收机的多径抑制方法

提出一种新的用于阵列天线GPS接收机的多径抑制方法。考虑到通常GPS视线信号的来波方向与多径的来波方向不同,在每个导航数据符号位内测距（C/A）码重复,通过对阵列接收的信号矢量与它本身的延迟信号矢量互相关,提高接收机前端信噪比,再利用最大特征值法和前后向空间平滑技术准确地估计期望卫星视线信号（LOSS）的来波方向。最后综合多个GSC子阵列有效地降低了相关多径对码跟踪精度的影响。仿真结果显示,该方法能使接收机在与LOSS码同步前准确估计LOSS的角度信息,有效抑制相关多径,且鉴相结果准确。     

采用分集技术改善船载遥测接收的多径衰落

导弹试验中有多种分集技术可用来改善船载遥测数据接收中的多径衰落,这些技术包括极化分集、角度分集、高度分集和频率分集。本文使用双路径多径模型研究这些技术的优缺点,讨论可以使用的最佳方案。     

一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法

针对卫星导航接收机性能易受多径信号的影响,提出了一种基于窄相关的BOC信号的多径减弱方法。该方法通过调整本地伪码相位使码跟踪环路和载波跟踪环路工作在受多径影响小的自相关函数副峰上,有效地减小了多径信号对环路的影响,性能优于传统的窄相关技术,且几乎不增加设备的复杂度和计算量。通过对BOC(1,1)和BOC(10,5)的仿真分析表明：该方法能有效减小多径引起的误差,对延迟大于0.5个码片的多径信号能起到完全抑制的效果。最后本文还对该方法在低信噪比下的应用给出了建议。
     

一种基于BOC信号双重估计技术的抗多径方法

双重估计技术DET采用延时锁定环DLL和副载波跟踪环SLL分别对BOC信号的伪码分量和副载波分量进行跟踪,具有良好的无模糊跟踪特性。但是,多径信号可以通过SLL环路和DLL环路影响BOC信号的跟踪精度。提出一种针对BOC信号双重估计技术的抗多径方法,通过采用阶状码波形设计DET双环交互互相关函数来提升DET的多径抑制能力,并通过在DLL中采用设计灵活、抗多径性能优越的CCRW多径抑制技术来减弱多径信号对DET跟踪精度的间接影响。方法不仅可以直接减弱DLL环路中多径信号的影响,还可以通过改变本地伪码信号的构成抑制多径信号的干扰。仿真验证结果表明,方法相比常规DET能有效减小多径误差包络面积。     

高功率放大器和带宽对恒包络导航信号的影响分析

随着GPS导航系统的现代化、伽利略和北斗导航系统的发展,为了提高频谱利用率,往往需要在一个频点上发射多路导航信号。非恒包络信号通过非线性放大器后,放大器的AM/PM效应会使导航信号的功率谱扩展,伪码相关函数畸变,造成跟踪精度的恶化。因此,多路导航信号的复合要进行恒包络处理,然而有限的带宽会使导航信号的恒包络特性恶化。首先建立导航信号非线性失真的一般模型,分析放大器非线性效应造成的星座图发散、功率损失与伪码跟踪误差;然后以伽利略系统信号为例,通过仿真给出伪码跟踪误差、功率损失与滤波器带宽、放大器功率输出回退之间的定量关系。研究结果对实际工程中导航信号带宽、放大器工作点的选取有重要的参考价值,对我国导航系统下行信号体制的设计有一定的借鉴意义。     

AltBOC非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法

针对全球导航卫星系统中使用的交替二进制偏移载波（Alternative Binary Offset Carrier,AltBOC）调制信号存在跟踪模糊的问题,提出了一种非相干鉴相曲线赋形无模糊跟踪方法。该方法使用两个线性组合码与接收信号的互相关组合来实现非相干鉴相曲线。讨论了具有良好抗多径性能的非对称无模糊目标曲线的设定原则。提出了一种基于线性方程组最小二乘解的鉴相曲线赋形方法。给出了针对AltBOC(15,10)导频信道的权值计算结果并设计了易于硬件实现的跟踪环路。仿真结果表明,该方法能够使鉴相曲线在最小二乘意义下接近于目标曲线。设计出的跟踪环路相对于传统的AltBOC无模糊跟踪环路,具有更好的抗噪声和抗多径性能。     

高分辨率多径时延测量算法

提出一种基于最小二乘准则的高分辨率多径信号时延测量方法。对参考信号作三阶样条插值获得每条多径信号最小二乘意义的最优估计,用每条多径信号的测量值重构接收信号,通过反复迭代使重构信号是接收信号最小二乘意义的最优估计,实现多径信号的时延测量。仿真结果表明：新算法在低信噪比、窄带信号条件下仍能获得较高的时延测量精度,性能优于MUSIC类时差测量算法。     

基于模式分集的星地激光通信技术研究

针对星地激光通信的大气湍流导致信号光损伤这一问题，实验搭建了一种能够补偿大气湍流的空间激光通信系统，采用模式分集接收结合最大比合并方法对大气湍流进行补偿，采用相干探测技术对高阶调制信号进行光电探测。在不同湍流强度下进行了传输实验，结果表明：模式分集空间激光通信系统的性能相比较于单模光纤接收系统有较大提升，随着湍流强度的增加，性能提升更加显著。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标误码率情况下，模式分集系统相比单模光纤接收系统分别降低了约4.2 dB、5.1 dB 和 5.5 dB的链路损耗。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标中断概率下，模式分集接收系统相比单模光纤接收系统分别降低了约3 dB、5.9 dB 和 4.3 dB的链路损耗。     

空时接收并行干扰消除器的性能分析及优化

提出一种新的用于DS-CDMA系统上行链路阵列接收加部分并行干扰消除的联合处理方案。在接收端多径信号的阵列处理方面,将传统的RAKE接收改为LS-DRMTA算法,能大大降低基站处理的运算量。在波束形成器之后引入干扰对消器,对传统的并行干扰消除器“硬判决”的缺陷进行优化,改为部分并行干扰消除器,可以更好地检测出期望用户信号,而且避免了消除串行干扰中存在延时问题,仿真结果表明,该联合处理方案简单有效,适合工程应用。     

多路导航信号恒包络处理技术

现代化的导航系统需要在一个频段发射多路导航信号以提高频谱利用率。直接组合的复合信号不是恒包络,在通过饱和状态功率放大器时会产生AM/PM失真,从而影响整个导航系统的定位精度。为了解决这个问题,需要增加互调分量,把信号处理成恒包络复合信号。文章在分析GPS和GALILEO系统导航信号恒包络处理方法的基础上,给出了我国导航卫星系统恒包络处理方法的建议。     

基于施密特触发器的相对时延校准电路

为了同步导航设备播发的多路秒脉冲,需对多路秒脉冲进行相对时延校准。文章将秒脉冲由方波转换为梯形波,输入至施密特触发器,通过控制施密特触发器的判决阈值电压,便可改变秒脉冲的相对时延。使用方波信号控制差分恒流源器件对电容进行充电,电容两端的压差为方波转换的梯形波。利用减法电路将压差提取出来并进行放大;利用加法电路为压差信号增加直流偏置,直流偏置等于施密特触发器的供电电压的1/2。将秒脉冲信号输入到该电路,可以通过改变电阻来控制方波信号的相对时延,从而降低各秒脉冲接收设备的相对同步误差,提高测量精度。通过电路设计和仿真验证两路信号30ns的相对时延校正,仿真结果显示误差优于50ps。     

导航信号生成互复用技术研究

随着GNSS(全球导航卫星系统)的发展,需要在一个频段上发射多路导航信号,以提高频谱利用率.多路信号的线性叠加其包络是非恒定的,在通过高功率放大器时会产生AM/PM失真,从而引入定位误差.为了使多路复用后的信号保持包络的恒定,伽利略和GPS系统分别提出了互复用和CASM恒包络处理方法,并已经应用在其试验卫星上.对互复用技术进行了分析研究,得出了信号功率效率与功率分配之间的关系,并给出了功率效率最大化的功率配置方式和功率效率的下限.研究对GNSS中多路信号复用的恒包络处理有重要的指导意义.     

多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能研究

分析了多径环境下扩频导航接收机信号跟踪性能。主要分析了时延绝对值小于一个码片的多径信号对导航信号伪码相位和载波相位跟踪误差的影响,给出了接收机伪码跟踪环和载波相位跟踪环的结构框图,并建立了两个跟踪环的数学模型,在考虑多径信号的基础上分析了混合信号相位跟踪的数学模型,分析了混合信号下伪码跟踪环和载波相位跟踪环相位跟踪的性能。在数学模型分析的基础上对存在单路多径信号时伪码相位跟踪和载波相位跟踪性能进行了计算机仿真。     

印俄开展航天领域的多方面合作

近来,印度与俄罗斯在航天领域的合作日益增多。印俄今年3月17日就印度发射俄全球导航卫星系统(GLONASS)卫星一事签署了正式协议。按照协议规定,印度将使用地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)发射俄GLONASS-M导航卫星。与此同时,印俄还就合作研制GLONASS-K导航卫星的问题达成了一致意见。近日,俄罗斯联邦航天局新闻发言人又对外宣布,印度将与俄罗斯一起使用GLONASS导航卫星系统。这一问题的细节将在今年10月底俄罗斯代表团访问印度期间进行商榷。如果达成协议,印度将能够接收到来自GLONASS-M和GLONASS-K两种卫星的信号。目…     

QStrobe:一种高阶BOC卫星导航信号的无模糊多径抑制算法

二进制偏移子载波(BOC)技术是为解决有限导航频谱资源复用提出的调制技术,BOC信号相关峰的旁瓣导致传统超前减滞后延迟锁定环(DLL)出现跟踪模糊且不利于多径抑制。提出了一种将QBOC旁瓣消除技术与BPSK信号的Strobe抗多径技术相结合的QStrobe算法解决高子载波调制阶数的BOC信号无模糊抗多径问题。利用本地构造的QBOC信号去除相关峰旁瓣,再利用两组不同间隔超前/滞后码的线性组合构造仅有唯一稳定点,且控制延迟误差响应幅度的码跟踪鉴别曲线,实现无模糊的多径抑制。BOC(15, 2.5)与BOC(14, 2)信号的仿真试验结果表明,QStrobe算法消除了传统超前/滞后DLL的跟踪模糊,比QBOC超前/滞后DLL的6dB衰减多径误差包络面积分别改善51%和70%。