Nakagami衰落包络的空时频相关性研究

多天线分集接收系统的性能与各支路信号衰落的相关性密切相关,通过分析Nakagami与瑞利衰落的内在联系,推导给出了不同Nakagami衰落包络之间的空时频相关性解析式,该表达式适用于任意散射条件和不同衰落系数。最后,通过数值仿真分析各参数对Nakagami衰落之间相关性的影响,并给出相干距离(时间、频率)的近似表达式,该结论对多天线系统的性能评估和参数设计非常重要。

     

一种多极化天线的设计

为了增强信道容量和提高极化信息利用能力,文章设计了一种多极化天线。首先,基于口径耦合馈电技术,优化设计了一种改进的H形线极化缝隙耦合天线;其次,在馈电层设计了单馈线和3dB分支线耦合器作为多极化天线的馈电电路;最后,通过不断优化设计,构建了多层缝隙耦合多极化天线,天线的线极化激励端口采用单馈线形式,左旋/右旋圆极化特性由3dB分支线耦合器来实现。对设计的多极化天线进行了制作和测试,测试结果表明,整个多极化天线的阻抗带宽为12.8%,线极化与圆极化端口之间的隔离度大于15.8dB,圆极化端口之间的隔离度在大部分频段内大于15dB,匹配和辐射特性良好。天线具备线极化、左旋圆极化和右旋圆极化3个极化特征,在雷达和通信领域具有一定的应用前景。     

基于2×2 MIMO的星地双圆极化通信系统验证

卫星通信因通信距离远、覆盖面积大、机动灵活等优势,广泛应用在抗震救灾、广播电视与移动通信中。然而,卫星通信因长距离通信和环境对信号的阻塞等问题,导致通信质量下降。为提高卫星通信质量,可以增加地面站发射功率或者采用分集技术。由于电磁波具备极化特性,左旋圆极化电磁波与右旋圆极化电磁波相互正交,利用其正交特性可实现长距离通信中传输路径相互独立,可以应用于星地MIMO通信中。主要研究双圆极化分集2×2 MIMO相关内容,对开阔环境和城市环境的信道参数进行研究,建立了窄带卫星双圆极化卫星2×2 MIMO信道模型,设计了一套具备在地面模拟双圆极化卫星和个人移动终端收发系统,并在该系统上验证双圆极化分集2×2 MIMO,相比于SISO获得的信噪比改善。     

信道相关性对分集合并接收性能的影响

简介分集接收的主要方式 ,定量分析信道相关性对分集接收性能的影响。特别针对 Rayleigh信道模型中最大比合并和选择合并在各分集支路相关时的性能作了仔细研究 ,给出仿真结果 ,验证各分集支路相关性越小 ,分集效果越好的结论。在最大比合并下 ,当各路平均信噪比与门限相比较小时 ,各分集支路越相关 ,输出信噪比超过门限的概率越大。     

BDS分集接收机高精度定位技术研究

传统BDS (BeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统)分集接收机在定位时,直接使用每个天线的卫星信号,导致定位位置点不明确,定位精度较低。针对该问题,提出了一种高精度的分集定位技术。首先,给出了一种基于通道码相位的天线时延标定算法,以消除不同天线的硬件时延差异;然后,介绍了一种不依赖于外部姿态信息计算北斗坐标系下天线基线向量的方法,并对计算精度进行了理论分析;最后,介绍了一种考虑天线时延和基线向量的分集定位解算算法,通过将定位结果归算至基准天线,明确了定位位置点,从而提高了定位精度。在室外静态环境条件下进行了对比测试验证,结果表明：该定位技术使BDS分集接收机的定位精度得到了明显提高,达到了单天线的定位精度。     

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。     

双极化天线阵列抗干扰性能研究

现代战场的电磁环境十分复杂,这使得卫星对导航抗干扰接收机的鲁棒性需求变得更为迫切。极化敏感阵列是一种利用极化信息增加信号处理维度的技术,应用在导航领域可以改善接收机抗干扰性能。本文研究了双极化阵列在复杂电磁环境下的抗干扰效果,理论分析了信号模型与双极化阵列原理,通过HFSS对阵列天线进行有限元仿真获取各阵元的幅度相位信息,利用幅相信息合成导向矢量,在MATLAB中对普通阵列和双极化阵列抗干扰能力进行仿真。为验证理论仿真的可行性,研制了双极化阵列原理样机,在暗室环境采集数据并分析信号与干扰的输出功率。在外场进行的收星定位测试中比较了普通阵列与双极化阵列的定位结果。仿真和实测的结果表明,双极化阵列能抑制超自由度干扰,且对低仰角干扰有较好的鲁棒性。值得注意的是,双极化天线在保持接收机小型化的同时表现出较好的鲁棒性,为接收机小型化提供了可行的解决方案。     

极化分集改善遥测系统的跟踪接收性能

叙述了极化分集方式的优点，分集效果及信号衰落的原因，并分析了检前比检局分集合成的优越性，最后提出了极化分集合成中应解决的技术问题。     

海湾靶场的空中遥测中继系统

海湾靶场测试系统的空中遥测中继系统(AP/TM)用于空对空导弹试验,并在地面设备视线服务区以外进行飞行训练。整个系统由遥测数据中继、海洋监测雷达和雷达数据信道、无人驾驶飞机(Drone)控制转发、超高频电台中继等分系统所组成。遥测数据中继分系统将接收来自五个独立源的遥测信号并将它们转发到地面接收站。该分系统装有75平方英尺的易于电控的五波束相控阵天线,并用极化分集技术减小极化失配损失和在出现多径传播时改善接收效果。该系统还具有转发四路话音通信信号、无人驾驶飞机跟踪数据信号,完成飞行任务的海洋区域监测的能力。雷达检测出的无人驾驶飞机坐标信号将通过高频数据线路转发给靶场控制中心。除空中设备外,本系统还包括飞行前、返航后检测和维护用的地面测试车。     

基于多天线中继的卫星-地面混合无线通信系统上行链路性能分析

研究了Rayleigh Rician非对称衰落信道下,以基站作为固定增益放大转发(AF)中继的卫星-地面混合无线通信系统上行链路性能。首先利用信道状态信息(CSI)得到中继配置多天线时系统的最大输出等效信噪比(SNR)。基于特殊函数推导出系统中断概率(OP)和概率密度函数(PDF)的解析表达式,并进一步得到各种调制方式下系统平均误符号率(ASER)的理论计算公式。最后通过无穷级数展开推导出高信噪比时平均误符号率的渐近闭合表达式,分析系统能获得的分集增益和阵列增益。计算机仿真表明所提出的性能分析方法的正确性,分析了天线数量和信道参数对卫星-地面混合无线通信系统性能的影响,为实际系统设计提供了参考和依据。     

微波无线功率传输中高效率双线极化整流天线设计

本文提出一种适用于微波无线功率传输中高效率双线极化整流天线设计。通过双线极化天线、微带正交耦合器以及整流器集成一体化,线极化入射电磁波将按照极化偏转角分解为水平极化以及垂直极化分量,经由微带正交耦合器完成非均衡至均衡功率再分配机制,满足高效率微波至直流整流器输入功率需求。理论分析与实验结果均验证所提出的双线极化整流天线在任意极化偏转角下仍能保持高效率稳定直流电压输出,满足高性能微波无线功率传输应用需求。     

天线极化失配的理论分析及应用

通过对横电磁波的电场极化形式的分析,得到横电磁波在瞬态时变场中以椭圆极化波存在的一般表达式;对于这样一个任意椭圆极化波,由于接收天线极化与来波极化的失配,将造成信号能量的损失,甚至于完全收不到信号,由此引入极化失配因子的概念;通过对极化失配因子的分析与讨论,使我们对天线极化角失配对接收电平的影响有了定量的认识。最后结合国际标准C频段统一测控系统TW215设备,给出最佳极化角调整的方法。     

目标模拟阵列的近场效应修正及误差补偿技术

本文经过一系列的数学推导建立了目标模拟阵列中任意三元组的近场效应误差修正及角闪烁方程误差补偿的数学模型和高精度的处理算法，且此模型和算法适用于任意频率，任意口径大小，任意口径场分布的天线及任意三元组排列；对比计算了给定目标距离时，天线不同口径、不同口径场分布的修正补偿结果，并对修正前后的误差作了分析比较。     

分层空时分组码结合OFDM系统在短波通信中的应用

MIMO技术利用多副收发天线对信息进行发送与接收,在无需增加频谱资源和天线发送 功率的情况下,可以利用MIMO信道提供的复用增益和分集增益提高信道传输的可靠性,降低 误码率。对于短波信道,将MIMO与OFDM有机结合,可以发挥两种技术各自的优点。MIMO各种 编码方案中STBC抗衰落性能强,LSTC频谱利用率高,而两者的结合L\|STBC是对两种编码方 案性能的折中。本文将L\|STBC与OFDM结合应用到短波通信中,所得系统抗衰落性能优于ST BC\|OFDM系统,传输性能优于LSTC\|OFDM系统,因此在设计短波通信系统时,可以根据信 道环境和要求来合理的选择通信系统方案。     

采用多极化多频天线阵列SAR对簇叶环境下的动目标成像

由于簇叶环境下信杂比较低，因此很难对动目标进行探测成像。本文针对簇叶环境下的动目标成像提出了多频多孔径极化SAR(MFMA POLSAR)系统。MFMA POLSAR将多频天线阵列SAR(MF-SAR)系统扩展为多极化系统。MFMA POLSAR采用全极化达到环境要求的极化效果，使得不同孔径获得的图像相干性最好，可用于获取高精度的相位估测。MFMA POLSAR不仅能对快、慢的动目标进行精确定位，而且还能显示簇叶环境下的动目标。     

锥面共形阵列相干源DOA和极化参数的联合估计算法

针对共形阵列中的多参数联合估计问题,用交叉电偶极子对天线单元在锥面共形载体上构造极化敏感阵列并建立了快拍数据模型,在此基础上提出一种适用于相干源的多参数联合估计算法。该算法充分挖掘阵列中隐含的多个空域旋转不变结构,首先通过空间平滑预处理恢复子阵协方差矩阵的秩,实现信源的解相干,然后根据旋转不变子空间思想完成多个相干信源二维到达角和极化参数的联合估计。Monte Carlo仿真结果表明了算法的有效性。     

一种适用于封闭场景下的遥测信号接收方法

常规的遥测信号接收多是在开阔场景进行,被测对象除了在起飞或降落时短暂低仰角,大部分时间其信号是视距传输,其遥测信道近似于高斯白噪声信道。随着遥测应用场景的逐步扩展,封闭场景下的遥测需求逐步被提出,应用模式和信道条件发生了巨大变化。针对某封闭场景,分析常规遥测接收方法存在的一些问题,提出一种双天线加盲均衡的分集合成和接力接收方案,有效解决了封闭场景下的遥测信号中断问题。方案成功应用于某测试系统,实测结果表明,方案能够极大提升遥测系统的健壮性。     

风云一号气象卫星星载天线隔离技术

为消除风云一号(FY-1)气象卫星星栽天线间的耦合，对天线间距离和极化形式对天线隔离度的影响进行了分析和试验，认为前者是影响星栽天线间隔离度的主要因素。据此，采取了利用卫星整流罩空间，选择天线极化方向、设置隔离器和滤波器抑制电磁干扰等综合措施来提高FY-1卫星天线间的隔离度。最终测试表明，所设计的天线系统布局合理，整星状态下天线电性能满足任务书要求。     

基于Pauli基分解的极化校准算法

极化校准是现代雷达精确获取目标极化散射特性的前提和基础。为解决某全极化雷达的校准问题,提出一种基于Pauli基分解的极化校准算法,给出了算法的正交条件和相关推导,可选择任意满足正交条件的三个目标做为定标体。对校准算法的误差来源和误差对校准结果的影响分别进行了理论分析和仿真分析。给出了不同条件下该校准算法和其它校准算法的仿真结果,以及某全极化雷达校准试验数据分析结果。结果表明：基于Pauli基分解的极化校准算法能有效消除天线的变极化效应,可更准确地校准目标的极化散射矩阵,并可应用于大型地基极化雷达、极化合成孔径雷达以及极化相控阵雷达等的极化校准。     

全极化微波无线能量接收表面研究

文章针对单一极化能量接收装置的微波吸收能力有限,无法适应多极化的需求提出了一种新型的微波能量接收方法,能够吸收任意方向极化入射电磁波,并转化为直流能量,方案由双线极化谐振单元组成周期阵列平面,并在背后引入射频功率合成网络,分别对接收下来的垂直与水平极化分量进行功率合成,创新性地引入了3dB定向耦合器,将等相位不等幅度的垂直与水平极化微波分量重新分配为不等相位等幅度的能量,分别输入到两独立的整流电路中,转换为直流。整流电路根据输入功率而优化的,该方案使得任意线极化入射条件下,两个整流电路的射频功率相等,可工作在恒定转换效率上;射频功率合成电路的使用增大了进入整流管的微波功率,提升了能量转换效率。实验结果表明,工作频率为2.325 GHz时在0.15 mW/cm2的入射功率密度下,整流天线实物针对各角度线极化微波的RF to DC能量转换效率在57.23%到58.13%的范围内小幅波动变化,验证了设计方案的有效性。