Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路的影响分析

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,推导出考虑站点分集增益后的大气总体衰减计算公式,并据此定量仿真分析站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路可用情况的改善效果。为综合衡量星地系统的费效比,提出站点效能因子指标,并依据此指标对站点分集效能进行定量分析。分析结果表明:站点分集可改善Ka频段星地数传链路的可用情况,且对降雨量较大站点的改善效果更为明显,但仅针对单颗卫星而言,其费效比不具备优势。文章采用的分析方法和提出的站点效能因子指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为卫星的总体分析设计提供参考。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

双圆极化频率复用数传链路极化损耗影响分析

对双圆极化频率复用技术的原理进行了说明，并介绍了影响链路性能的关键参数——交叉极化。通过对遥感卫星极化复用数据传输链路的分析，从工程应用的角度研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗的定量影响。可为极化复用数传链路的设计原则和方法提供借鉴。     

Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设计

介绍一种用于Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设备的组成、主要功能及技术指标,对接收链路的接收动态范围、等效噪声温度、线性度指标进行分析。该数传接收链路实现了接收动态范围–92dBm~–24dBm,3dB带宽±760MHz,幅相变换≤0.32°/dB的技术指标,在最高码率2Gbps的Ka频段遥感卫星数据接收系统中得到成功应用。     

我国遥感卫星系统X频段数传频率兼容性评估方法

基于对国际电信联盟(ITU)遥感卫星系统数传频段干扰标准相关建议书的研究,提出适用于我国遥感卫星系统X频段数传频率兼容性评估的方法。该方法结合国内遥感卫星系统技术操作特性,针对实际应用场景进行兼容性分析。针对国内已在轨遥感卫星系统进行仿真验证,结果表明：此方法进一步真实地反映了国内遥感卫星系统X频段数传频率兼容性状态,可为使用X频段数传的遥感卫星系统操作单位和管理部门提供适用于我国实际系统的频率兼容性分析方法和手段,能有效缓解目前国内遥感卫星系统无序用频带来的安全问题。     

一种高性能Ka频率综合器设计与实现

某航天测控系统中Ka下行链路对频率综合器的各项性能指标提出了很高的要求。在设计中,采用对参考频率、L频段本振、S频段频综和Ku频段频综分别设计的方案,综合考虑多种因素,充分利用锁相环、DDS、窄带VCO和正交混频等技术的优势,最终实现了对频率的精确控制、精密步进和良好的相噪特性。     

频率选择面空间应用研究

主要论述频率选择面(FSS)的空间应用。在对多种形式的FSS散射特性进行分析计算的基础上,选择了一种圆环FSS阵列,在C/Ku,S/Ka等频段上进行了数值分析和试验验证,获得满意结果。单层FSS的反射带宽在Ka频段达到17％,此带宽内0°～45°入射角实测的TE、TM波反射损耗最大值约为0.3dB;各个入射角或极化情况的中心频率理论计算值与实测偏差一般为1％～2％;试验样品所采用的材料及工艺均考虑了空间应用要求。     

极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用

极化分割频率复用技术（简称极化复用技术）是解决数据传输频带资源紧张的技术途径之一,能够拓展一倍频率资源。文章针对极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用进行分析,推导出了星地传输极化复用信号影响因子F的定量计算公式,利用国际电联（ITU）的星地链路计算模型,给出了雨衰和降雨去极化效应的定量影响分析,对我国遥感卫星应用极化复用技术提出了有益的工程建议。     

一种大频偏抗边带错锁的数字锁相环设计

在小卫星遥测系统中,地面站接收信号伴随着大多普勒频偏,副载波会落入主载波的多普勒频偏的范围之内,数字锁相环对主载波的跟踪必须避免边带错锁。提出一种新的数字锁相环结构,通过频谱分析辅助,初始频差和环路带宽被减小,副载波不会落入环路带宽之内;在环路中采用cic低通滤波下抽样滤除副载波分量,副载波对锁相环的影响得以消除。仿真结果表明,该锁相环在大频偏情况下能够很好地消除边带错锁。在实际的地面站遥测接收机中,该锁相环也能够很好地工作。     

基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法

旋转运动是航天领域中最为常见的微运动,如卫星天线转动、弹道导弹自旋运动等。旋转目标的微多普勒特征对雷达目标识别具有重大影响。针对旋转目标不同散射点的微多普勒频率相互重叠、难以提取的问题,提出了基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法。由点散射模型得到旋转目标的微多普勒信号解析形式。考虑到旋转目标微多普勒信号具有正弦频率调制特征,构造了基于正弦模型的参数化解调算子,优化微多普勒频率参数,使解调信号在载波频率处的频谱值达到最大。为了估计多个散射点的微多普勒频率参数,提出了参数迭代估计方法,在每次迭代中只估计当前最强散射点的微多普勒参数,将相应信号分量从原始信号中剔除,消除对后续分量估计结果的影响。仿真和实验结果表明:基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法与传统时频峰值检测方法相比,能更精确地提取相互交叉的旋转目标微多普勒频率,为最终实现雷达空间目标识别提供了理论基础,能应用于卫星天线、弹道导弹等目标的监测、识别。     

基于GPS的新型二级频标锁定系统

提出了一种基于GPS的新型二级频标锁定系统的设计方案。利用信号的时延稳定性和群相位差变化的规律性,产生一种基于长度游标的高精度时间间隔测量方法。将该方法应用于二级频标锁定系统中,通过对被测时间间隔进行多尺度卡尔曼滤波,在MCU控制下算出GPS与二级频标分频信号之间的相对频差;根据二级频标的频-压控制特性得到补偿电压,将该电压进行D/A转换后送到二级频标的压控端,调整输出频率,形成二级频标锁定系统。实验结果表明其锁定精度可达10 -12 /s 量级,与传统频标锁定系统相比具有电路简单,成本低廉,附加噪声小,锁定精度高等特点。
     

P波段SAR射频干扰信号分析及抑制方法研究

分析了实测P波段SAR静默接收数据,研究了模拟电视信号的频谱特性。针对P波段SAR回波中的模拟电视干扰信号,提出了一种新的干扰抑制方法。通过在时域拼接多个脉冲的回波数据增加模拟电视信号的观测时间以提高频率分辨率,进而在距离频域对其准确识别。根据模拟电视信号的频谱特征,在距离频域构造滤波器组滤除模拟电视信号的离散谱线,保留了谱线间SAR回波信号的频谱分量。实际回波数据的成像处理结果验证了方法的有效性。     

太阳闪烁影响下的星际通信链路参数设计

针对太阳闪烁作用于星际通信链路而产生的幅度闪烁、频谱扩展、相位闪烁、时延扩展问题,提出一种适用于星际通信链路的参数设计方法。该方法根据通信链路与太阳的几何关系,计算太阳风中等离子体作用于无线电波的幅度统计特性、时间谱特性,将计算结果作为通信链路的频率选择、传输信号带宽设计、调制方式选择、锁相环路带宽设计的约束条件,并以某空间探测任务为例进行了S、X、Ka三种频段下的信号传输性能仿真分析,结果表明,在太阳闪烁指数m<0.3的情况下,采用Ka频段+8PSK调制相结合的方式,对于太阳闪烁的抵抗能力最强。该方法设计的参数能够降低太阳闪烁对通信链路的影响,可作为工程实际系统设计的参照。     

基于多段差频正弦信号频谱相关的频率估计算法

针对多段差频正弦信号提出一种基于频谱相关的频率估计算法,用以提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,扩展多段信号融合法的适用范围.首先,设计差频修正矩阵消除各段信号频率不等对频谱融合的影响,使同频化处理后的多段差频正弦信号频谱等同于多段同频正弦信号频谱;其次,构造加权因子消除各段信号相位不连续对频谱分析的影响,使得到的最优加权积累频谱近似于与多段差频正弦信号长度相等的相位连续信号频谱;然后,通过对最优加权积累频谱和多段差频正弦信号累加频谱的相关处理,抑制虚假谱峰和噪声干扰.最后,峰值搜索频谱相关谱,实现频率的精确估计.实验表明与现有算法相比,本文算法估计精度高、抗噪性好、普适性好,特别在低信噪比、短时时宽下性能优良.     

高动态下基于DMF的伪码捕获频差估计研究

基于数字匹配滤波器（DMF）的PN码捕获电路具有较快的捕获速度,但其输出主相关峰值对频差较为敏感。为了消除频差对捕获性能的影响,文章提出了一种基于FFT的频差估计算法。首先构造一个载波频差的希尔波特复矢量,然后对其进行快速傅里叶变换。该算法能够精确检测出载波频偏的绝对值大小和方向,可以有效地改善大频差下的伪码捕获性能。     

基于分频段加权的加速振动试验方法

振动环境工程研究现行采用的加速试验方法中,都只考虑了加速因子与频率无关这种情形,这不仅提高了试验设备的推力要求,也增加了位移指标要求。文章提出了一种分频段加权的加速振动试验方法,即通过对低频段加速因子的权重的优化设计,实现较小的位移指标要求,且疲劳损伤累积等效。给出了基于Dirlik方法和TB方法疲劳损伤等效的加速试验设计方法和工程实现流程。针对该方法开展了应用实例的计算,结果表明:在疲劳损伤等效的前提下,显著降低了振动台的位移,且推力基本维持不变。     

非参数化迭代自适应SAR射频干扰抑制方法

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）的成像质量与图像解译精度会因为空间中存在的射频干扰（Radio Frequency Interference，RFI）而下降。本文在加权最小二乘迭代自适应算法的基础上，提出了非参数化的迭代自适应RFI抑制方法。该方法在成像处理前增加了对RFI的预检测环节，在初步检测出存在RFI的数据部分后只对存在RFI的数据进行SG（Savitsky-Golay，萨维茨基·戈莱）卷积平滑处理以提升对弱RFI的检测能力。利用带阻滤波器滤除存在干扰的频段后，使用迭代自适应处理在频谱中估计出被去除频段中的信号分量以获得期望的距离谱。与利用传统距离频率滤波方法进行RFI抑制相比，所提出的方法在图像细节保持方面效果更优，避免了因频谱不连续而导致的旁瓣增加，且运算效率更高。