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。     

星地激光通信链路中的极化码性能研究

在星地激光通信链路中,激光在大气信道中传输时容易受湍流作用,导致信号功率衰落。考虑到极化码在短码下的优良性能和较低的实现复杂度,将其应用于星地激光通信系统中来对抗大气湍流引起的信号衰落。基于对湍流信道的分析,搭建了星地激光通信系统仿真平台,并在其中引入了极化码。实验结果表明在中等湍流和强湍流下,极化码分别降低了13%和25%的通信中断概率,极大地改善了星地激光通信系统的性能。     

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。     

紧凑式宽带双圆极化双工器的设计

文章介绍了一种星载同频、圆极化双工器的设计。此圆极化双工器具有双圆极化、高交叉极化、大功率容量及适合空间应用等特点。     

一种X频段双圆极化器的设计

介绍了一种X频段双圆极化器的设计。设计实例采用方波导和圆波导两种形式,具有结构紧凑、功率容量大、极化轴比小、频带宽和适于星载使用等特点。仿真结果表明：设计出的双圆极化器,隔离度大于29dB,电压驻波比小于1.2,轴比小于0.5dB。该极化器的设计方法可应用于星载X频段双圆极化数传天线的设计。     

八单元圆形顺序旋转阵列的宽带双圆极化馈电网络

针对八单元圆形顺序旋转阵列天线馈电网络结构复杂的问题,文章设计了一种宽带双圆极化馈电网络。首先,根据八单元圆形顺序旋转阵列天线的空间结构特点,分析了阵列馈电网络的幅度和相位关系;其次,分别设计了3dB分支线耦合器、威尔金森功分器、微带平面巴伦和移相器;最后,通过不断优化设计,构建了宽带双圆极化馈电网络。该网络由2个3dB分支线耦合器、2个威尔金森功分器、4个微带平面巴伦、2个45°移相器、2个90°移相器和1个180°移相器组成。测试结果表明：该网络在8.78GHz~11.12GHz的频带内,端口电压驻波小于1.72。8个输出端口的幅度起伏在 2.1dB以内,相位起伏在±7.8°以内。该馈电网络具备左旋和右旋圆极化馈电端口,具有频带宽、幅相特性良好和制作成本低等优点,完全满足八单元顺序旋转阵列天线馈电网络的要求。     

面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟,相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统,提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子,其工作宽带为17GHz~21GHz,相对带宽超过21%,同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度,从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元,形成8×8的64单元阵面。然后,阵列天线单元经过旋转组阵,实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能,有效拓展了阵列波束扫描角度,即在不同旋向下,均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时,法向波束增益为18.2dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降2.8dB,轴比小于2dB。在高频21GHz时,法向增益为19.6dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降3.7dB,轴比小于3dB,具备良好的宽带宽角覆盖性能,从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

基于J_2项摄动的星地链路时间窗口快速算法

星地链路时间窗口计算是卫星系统任务调度必须解决的重要问题之一。分析J2项摄动的LEO卫星和地面站的空间位置关系,提出一种通过偏近点角的超越方程计算时间窗口的新方法,采用以大圆近似星下点轨迹的方法求解此方程。仿真表明,时间窗口起始时刻误差小于1s,时间窗口长度误差小于1.2s,计算时间减少了99.7%。算法在保证精度的同时大幅度降低时间窗口的计算量,为卫星系统任务调度提供有效支持。     

X波段宽带单通道单脉冲双圆极化自跟踪天馈系统的研究

在国内首次成功研制7~12GHz宽频带单通道单脉冲自跟踪天线的基础上,对X波段宽带单通道单脉冲双圆极化自跟踪天馈系统进行研究。研究内容包括宽频带六单元照射器的设计、波束形成网络及跟踪原理的设计分析和单通道变换网络的调制与解调原理。同时,对宽频带照射器的测试、馈源和差网络的调试和天馈系统外场联调进行详细说明,并给出仿真和实验结果。测试结果非常理想,达到了设计要求。     

面向星地量子保密通信的高功率连续变量明亮压缩光源研究

具有无条件安全和高速通信潜力的连续变量量子保密通信技术有望成为未来构建天地一体化信息网络的关键技术。首先介绍了基于光学参量放大器的高功率明亮压缩态光场制备技术和实验系统;然后通过理论分析实验结果,优化系统工作参数;最终获得光功率为200 μW,压缩度为10 dB的明亮压缩态光场,为研制工程实用高功率连续变量明亮压缩态光源奠定了基础。     

基于综合信道模型的星地信道性能研究

全球导航卫星系统由位于不同轨道上的多颗卫星组成。卫星轨道和地面用户位置的差异造成了星地链路传播机制和统计特性的差异。信道的统计特性对于卫星系统的性能有着重要的影响。文章建立了星地信道综合模型,考虑了不同大气条件和传播机制的影响。基于此模型,给出了调制方式为二元相移键控时的误比特率与信噪比的关系。研究方法和结果可为全球导航卫星系统的仿真和设计提供借鉴。     

基于专利分析的星地一体化甚高频数据交换系统技术发展研究

<正>甚高频数据交换系统(VDES),属于第三代海事通信系统,其主要针对传统船舶自动识别系统(AIS)进行加强和升级,可以在全球范围内的海事甚高频移动波段上提供更强的数据交换能力。VDES系统在采用长距离船舶自动识别系统(LAIS)提高星载AIS系统检测性能的同时,可以为电子航海和全球海上遇险与安全系统(GMDSS)提供可靠的AIS信息;同时特殊应用信息(ASM)可以为GMDSS和电子航海提供高可靠性的消息服务;最为重要的是,VDES系统可以为船舶提供真正的     

基于星地混合波束形成架构的馈电链路带宽压缩方法

针对地基波束形成系统对馈电链路带宽要求过高的问题,提出了一种星地混合波束形成架构。该架构通过在星上对馈源信号进行低复杂度的数据降维处理再传回地面进行波束形成,有效降低了系统对馈电链路带宽的要求。文中给出了在均方误差最小意义下的基于特征值分解的星上压缩矩阵的计算方法,并分析了馈源信号无损压缩的必要条件。最后,对比了天基、地基、星地混合这三种波束形成方案的各自优缺点。结果表明,星地混合波束形成是未来最有应用前景的解决方案。     

基于极化敏感阵列的高效DOA与极化参数联合估计算法

提出一种基于极化敏感阵列的二维波达方向(DOA)和极化参数联合估计算法.首先建立入射信号模型,然后利用重构的x轴、y轴、z轴阵列导向矢量之间的关系计算出入射信号的DOA和极化参数的无模糊粗估计值;同时根据重构阵列导向矢量内在的旋转不变结构估计出x轴和y轴空间相移因子,得到入射信号的高精度无模糊DOA估计.最后利用粗估计精估计相结合的方式进行解模糊,进而完成DOA估计.算法允许阵元间距大于入射信号的半波长,扩展了有效阵列孔径,提高了算法的测向精度.此外,算法避免了复杂的四维谱峰搜索,具有较低的运算复杂度.仿真实验结果验证了算法的有效性和良好的估计性能.     

基于MIMO技术的卫星高速数据传输系统研究

多输入多输出（MIMO）系统作为提高频谱效率的一种有效方式,已经成为未来无线通信系统实现高速可靠数据传输的突破性技术之一,受到国际众多研究机构的普遍关注。文章通过研究MIMO信道模型、信道容量、卫星信道特征,构建了全新高速数传系统模型,解决了卫星大容量数据实时传输和频带限制之间的矛盾。     

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。     

基于极化神经网络的雷达舰船检测识别方法

相参雷达捕获的全极化海面目标距离-多普勒(RD)回波数据中,目标区域占比小、信噪比低,且海况环境与干扰种类多变,使得经典的深度神经网络在此种条件下检测识别精度较低。为此,本文提出了一种基于极化深度神经网络的全极化相参雷达海面目标检测识别算法。首先,引入极化特征提取模块挖掘目标与干扰的差异化特征;其次,通过特征金字塔网络解决小目标检测识别的问题;最后,使用级联结构进一步提升算法性能。在全极化相参雷达回波数据集上的测试结果表明:基于特征值与特征矢量的极化特征对于数据集中两类舰船目标的平均精度分别达到0.907 9与1.0,相比不采用极化特征有着显著提高。     

基于全程滑模的MIMO非线性系统模糊滑模控制

采用全程滑模控制技术,选择指数型快速终端滑模趋近律设计全程滑模控制器.引入模糊基函数网络,在线估计不确定性和外部扰动的界值.消除了滑模控制的到达阶段,系统跟踪误差始终保持在滑模面上,且在有限时间内趋近于原点.运行中不受系统不确定性及外部于扰的影响,确保整个系统的全局鲁棒性和稳定性.某二阶多输入多输出非线性系统仿真结果表明该控制策略可行和有效.     

基于极化域能量谱的飞机目标识别

本文导出了Ｐｏｉｎｃａｒｅ极化球大圆极化轨道上目标散射能量与极化态的正弦关系，结合宽带观测条件，定义了极化域能量谱的新概念，并利用五种飞机目标的宽带极化散射数据，提取了极化域能量谱特征，获得了良好的目标识别效果。