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。     

简讯

奥德赛卫星天线通过测试加拿大斯派公司（Ｓｐａｒ）已经成功地测试了奥德赛卫星（Ｏｄｙｓｓｅｙ）的模样天线，此天线用来接收地面发出的无线电话信号，它是为奥德赛卫星主承包商ＴＲＷ空间电子集团研制的天线。这种Ｌ波段微波接收天线是奥德赛全球蜂窝电话系统的关键部...     

一种新型路径共享真时延波束合成架构的设计

为满足宽带天线通信系统多输入多输出的要求,提出了一种新型路径共享真时延波束合成架构。通过真时延单元提供的一定延时差弥补信号到达天线的时间差,合成多路信号来提高输出能力。相比于传统的波束合成架构,该架构通过真时延单元共享,节省芯片面积。该架构具有中心对称性与可扩展性,可支持2M个输入和2K个输出。基于HHNEC 0.18 μm CMOS工艺设计四入四出波束合成器单元,对提出的架构加以验证。仿真结果表明,工作频带为0.5~1.5 GHz,延时分辨率为80 ps、最大延时为720 ps。在天线间距为10.5 cm的情况下,能够提供±43°和±13°四个扫描角度。输入输出回波损耗≤-10 dB,带内整体增益为约26 dB,增益平坦度≤3 dB。版图面积（包括I/O焊盘和ESD）为3.69 mm×3.62 mm。      

近距离散射测量用Ka波段紧凑型阵列天线

设计了一种工作于Ka波段的、用于近距离散射测量的四单元紧凑型阵列天线,在阵列近场实现了较均匀的幅相分布.辐射单元由角锥喇叭天线和E面金属板透镜天线组成.馈电网络由魔T、弯波导组成,为各辐射单元提供等幅同相馈电.采用阵列形式和采用透镜调节喇叭口面相位,都较大程度地减小了阵列的纵向尺寸,且电性能也有明显改善.给出了阵列天线近场的测试结果,并对测试结果进行了分析.在距离阵列口面0.5 m处,在与阵列宽度相同的范围内,幅度和相位波动分别在±2.5 dB和±25°左右.     

基于MARS的多径干扰抑制方法与实验研究

多径干扰是天线测量中普遍存在的环境干扰,它通常是由待测天线附近的设备对测试信号的反射所引起。针对天线定标中的多径干扰问题,提出采用数字吸波体反射抑制(MARS)技术对天线接收信号进行模式滤波,将信号中的多径干扰分量进行分离并滤除,进而降低测量环境中的多径效应。推导了相关公式,在天线平面近场测量系统中对该技术的效果进行了验证,实验中采用分布于待测天线附近的多个角反射器模拟环境中的反射源。结果表明该方法可以有效降低测量环境中多径效应对测量结果的影响,在待测天线最大辐射方向上的平均增益误差小于0.1dB,提高了天线测量精度。     

基于MARS的多径干扰抑制方法与实验研究

多径干扰是天线测量中普遍存在的环境干扰,它通常是由待测天线附近的设备对测试信号的反射所引起。针对天线定标中的多径干扰问题,提出采用数字吸波体反射抑制(MARS)技术对天线接收信号进行模式滤波,将信号中的多径干扰分量进行分离并滤除,进而降低测量环境中的多径效应。推导了相关公式,在天线平面近场测量系统中对该技术的效果进行了验证,实验中采用分布于待测天线附近的多个角反射器模拟环境中的反射源。结果表明该方法可以有效降低测量环境中多径效应对测量结果的影响,在待测天线最大辐射方向上的平均增益误差小于0.1dB,提高了天线测量精度。     

GPS掩星探测天线相位中心的校准

GPS天线是GPS接收系统的关键部件,它的性能特点直接影响GPS信号的有效接收.天线相位中心的变化直接影响GPS伪距和载波相位观测量的测量.而且,相位中心并不是固定的,它会随不同的来波方向发生移动.为了更好地满足一些高精度的需要,相位中心的变化量在解算时必须被考虑进去.本文讨论了一种GPS天线相位中心的校准方法,利用微波暗室测量出不同方位角和不同俯仰角的相位方向图,即可解算出不同来波方向天线相位中心点的精确位置.对自主研制的双频GPS天线相位中心进行了测定,在仰角±75°范围内,其相位中心变化4mm以内.      

无人直升机多天线通信信道建模及性能分析

在单天线航空信道模型的基础上,提出了一种无人直升机多天线通信信道的统计模型.分析了信道的时延扩展、多普勒扩展和角度扩展特性,研究了机身对天线的遮挡效应及多天线信号之间的干涉问题.根据模型特点建立了一种准确有效的仿真模型,给出了延迟功率谱、空间相关性、多普勒功率谱和机身遮挡效应的仿真方法.利用该模型在途中飞行、任务区盘旋和起飞/降落这3种飞行状态下对单天线和多天线信道的误码性能进行了对比仿真分析,验证了差分空时编码在无人直升机多天线通信系统中的良好性能.该模型可用于无人直升机多天线通信系统的调制和编码技术研究.     

微振动成像检测光学验证系统研究

针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测量试验,离焦测量试验.通过离线图像复原对空间相机的光学误差进行分析及补偿.试验结果表明,在未给相机施加激振的情况下,经过平行光管系统输出,相机成像出的40LP·mm-1（LP表示线对）及20LP·mm-1清晰,满足微振动成像检测试验要求.在微振动成像检测试验中,波前像差达到0.21λ（RMS<λ/4）,1.28λ（PV）以及0.23λ（RMS<λ/4）,1.34λ（PV）时,该平行光管系统成像均可满足复原软件处理需求,可以有效应用于微振动成像检测系统并具有验证微振动成像检测试验的能力.      

DFH-2A国内通信卫星天线系统

叙述了为国内电信服务的机械消旋卫星天线系统.该天线系统包括三部分:全向遥测遥控天线组件,定向通信天线和三信道无接触旋转关节.遥测遥控天线为双圆盘天线,辐射全向性方向图,圆极化.通信天线是收发共用单喇叭馈源偏置椭圆抛物面天线,辐射一个5°×8°的椭圆波束,恰好覆盖中国本土.三信道无接触旋转关节是一个同心三同轴线结构,形成三路传输信道.各同轴线旋转连接处有扼流槽.各信道的插入损耗为0.6～0.8dB,信道之间隔离优于50dB.     

CCD光学遥感器参数选择研究

介绍了由衍射受限非相干成像系统的衍射分辨率引出的截止频率及混叠的概念. 为了对采样成像系统获得的图像质量进行量化, 使用图像质量因子(λF/P)表示探测器对光学系统线扩散函数采样的程度. 进一步分析了光学遥感器参数选择与信噪比的关系. 选择实际的焦距9 m, F 数为18 的空间光学系统, 利用ZEMAX 软件的像模拟功能, 对选择8.75 μm 和13 μm 像元尺寸的CCD 所获得的图像进行了模拟仿真. 仿真获得的结果验证了图像质量因子和信噪比对图像分辨率的影响.      

协同体制被动毫米波成像系统天线阵布局优化

针对人体安检应用中的高分辨率实时成像需求,分析了被动毫米波成像系统中相控阵体制与综合孔径体制的关系,结合两者优势提出了一种协同体制被动毫米波成像系统.针对水平方向相控阵体制布局,利用模拟退火算法进行优化,提出采用不同孔径喇叭天线作为阵列单元的方式提升阵列性能,并对主波束效率最大化及副瓣电平最平坦两种准则下的优化结果进行比较;针对竖直方向综合孔径体制布局,设计了满足基线不缺失条件的冗余度最平均稀疏阵列布局.仿真分析结果表明优化后的阵列天线结构可满足被动成像中提升功率测量信噪比(SNR)的需求.      

传播效应对干涉仪的影响

以不同基线长度的干涉仪为准,从大气折射、二次波的影响和天线遮挡等三方面讨论了旋转综合孔径中的传播效应。文中给出了大气折射引起的超额路径差的估算式,地面反射波存在的条件和它引起的相位差计算式,以及考虑空隙不足有绕射损耗时天线遮挡的临界角的计算式。用一些典型数据计算了传播效应的影响,得出了一些主要结论。      

大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线 ——宽频带设计及热变形分析

高度计波导缝隙阵列天线是高增益、低副瓣天线子系统, 其宽频带、窄波 束等特点对天线设计将提出较高要求. 天线阵面较大, 在空间环境冷热交替 的作用下会发生形变, 因此, 有必要研究形变对天线电性能的影响. 本文采 用天线阵分区馈电、波导中心馈电以及加载元件等技术, 解决了天线宽频带 设计问题, 并针对热变形问题, 提出一种分析天线热变形对其电性能影响的 新方法. 现已加工出8×10阵列天线实验件, 实测结果表明, 1.3以下 驻波带宽为340MHz, E面副瓣电平为-25.9dB, H面副瓣电平 为-27.2dB, 满足实际要求, 验证了设计方法的有效性.      

Impact of DORIS ground antennas environment on their radio signal quality

Among the factors which may disrupt the DORIS measurements quality, the ground antennas environment is of high importance. For a set of 15 selected DORIS beacon, the differences between the effective and theoretical power received on-board the satellites (SPOT-5 and Envisat) have been analyzed in terms of spatial direction around the antenna. Such antenna maps have also been established regarding the Doppler residuals of the least-square precise orbit adjustment. Thanks to 360° views from the antennas and aerial views of the sites, the impact of the signal obstructions (trees, roofs, antennas …) on power attenuation and Doppler residuals is discussed. Depending on the nature of the obstructed object, the attenuation level can reach more than 5 dB, and the residual RMS of the orbit adjustment may be doubled from the nominal value, reaching 1 mm/s locally. The nature of the ground at the foot of the antennas has been correlated to DORIS signal quality at high elevation: reflections on flat surfaces (e.g. roofs) affect the signal more significantly than reflections on natural ground (e.g. soil). In particular, a modeling of the multipath phenomenon affecting Fairbanks site has been established and fits remarkably with the observations. Finally, an evaluation of the direct impact of obstructing objects on the orbit has also been performed. The example of a scaffolding at Kauai site displays a few millimeters error in the along-track position of the satellite.     

基于波束分离技术的空间时延补偿方法研究

针对深空测控通信任务中,空间时延和地球自转使大型地面天线窄波束不能覆盖对应的轨道区域导致的通信链路质量恶化甚至中断的问题,提出了在波束波导馈电的多反射面天线中,通过改变收发馈源位置使上下行波束峰值分离并指向不同的位置实时改善通信链路质量的方法,给出了波束波导馈电系统中馈源位置与波束分离以及增益损失的关系。该方法可以准确地预计并通过改变上行发射馈源的相对位置,使上下行波束按照要求指向不同的位置以减小天线上行链路增益损失。以35 m深空测控通信天线为例进行仿真,在Ka波段34 GHz频率,当上下行链路波束分离达0.032 72°时,增益损失小于4.25 dB。该方法也可用于确定馈源的位移量来修正由于反射面天线结构变形或复杂的多反射面系统镜面位置误差等造成的天线波束误差。     

Mesosphere/lower thermosphere wind regime parameters using a newly installed SKiYMET meteor radar at Kazan (56°N, 49°E)

New meteor radar (MR) horizontal wind data obtained during 2015–2018 at Kazan (56°N, 49°E) are presented. The measurements were carried out with a state-of-the-art SKiYMET meteor radar. Monthly mean vertical profiles of zonal and meridional components of the prevailing wind speeds, also amplitudes and phases of the components of diurnal (DT) and semidiurnal tide (SDT) winds are displayed as contour plots for a mean calendar year over the four recent years and compared with distributions of these parameters provided by the previous multiyear (1986–2002) meteor radar (MR) measurements at Kazan and by the recent HWM07 empirical model. The analysis shows that the SKiYMET zonal and meridional prevailing wind speeds are generally in good agreement, sharing the same seasonal features, with the earlier MR seasonal winds. Comparisons with the HWM07 model are not favourable: eastward solstitial cells as modelled are significantly larger, >30?m/s compared to 15–20?m/s. Also, reversal lines are too variable with height, and the positions of modelled cells (positive and negative) are unlike those of either MRs at Kazan or other MLT radars. Both MR systems provide the large SDT amplitudes, approximately 30?m/s and vertical wavelengths, approximately 55?km, for both components at middle latitudes in winter. They also show the well known strong SDT September feature (heights 85–100?km, the vertical wavelength ～55–60?km), and the weak summer SDT for 80–91?km. HWM07 shows unrealistic amplitudes and phases above 90?km by height and month: minimal amplitudes in equinoxes and no September feature.The weak DT of middle to high latitudes provide similar amplitude and phase structures from both MRs, 1986–2002 and 2015–2017: largest amplitudes (10–12 or 8–10?m/s) for the evanescent meridional tide in summer, peaking in late July; weakest (0–2, 2–4?m/s) at 80 to 92–96?km, when the tide is vertically propagating (January, February, November, December) with a vertical wavelength near 40?km. Again, HWM07 differs in amplitude and phase structures: showing peak amplitudes in equinoxes: April, 15?m/s at 88?km; October, 21?m/s at 89?km.Coupling of the MR wind parameters with the ERA5 wind parameters is studied for a case in 2016. It is shown that the prevailing winds and DT amplitudes and phases of both datasets can be simply linked together, but that the ERA5 SDT amplitudes are significantly underestimated at the top model levels of the ERA5 reanalysis project.