电源噪声与微波振荡器输出杂波的关系研究

在卫星射频系统中，微波振荡器用于产生本地的振荡信号，它需要稳定的直流电源来供电。而在卫星系统中的直流电源往往携带有低频噪声，这些低频噪声通过振荡器的非线性效应被调制到本振频率附近，形成输出杂波。为了研究这些低频噪声对振荡器的影响程度，文章通过实验得到多组电源传导噪声与微波振荡器输出杂波的数据，对所测得的数据进行了分析，寻找到电源端口传导噪声与振荡器输出杂波的对应关系，并通过实验进行验证，得到了符合实验结果的关系式。     

星上高性能集中式本振信号光学研究

因随着卫星通信系统向高频段、大带宽、多通道方向发展,传统微波技术在高频微波信号的产生、馈送、交换等方面越来越多受到电子瓶颈的限制,而微波光子学作为一门淅兴学科可解决上述问题,对星上高性能集中式本振信号产生及多路馈送技术进行了研究。研究了两种高频微波本振信号产生方法,用低频射频信号或无需射频信号输入即可生成高频的微波本振信号,大幅降低系统对光电器件带宽的要求。一种是基于两个级联马赫-曾德尔(MZ)调制器的高频微波信号产生方法,可生成八倍频微波信号,调节输入射频信号频率即可调整生成微波信号的频率,系统可调谐性较好。另一种是基于光电振荡器的微波信号生成方法,通过设置偏振调制器、MZ调制器及移相器的参数,可实现对光电振荡器环路谐振信号的四、六和八倍频。分析了高频微波本振信号光纤馈送中损耗和色散的影响,发现两者对星上微波本振信号的馈送影响很小,且星上馈送系统的体积和重量可明显降低。研究将为微波光子技术用于星上载荷提供理论基础和技术支撑。     

基于光电振荡器的参量感知技术

光电振荡器是一种由光载射频链路和电学正反馈回路组成的混合系统，由于使用低损耗光纤作为储能器件，大大提高了振荡器的Q值，降低了振荡信号的相位噪声。针对航天系统信号参量感知的应用需求，文章开展低相噪光电振荡器技术在温度/应力静态量传感、动态信号检测以及射频信号感知接收等应用研究，并实验验证了基于光电振荡器的高精度温度传感器与应变传感器，高灵敏的微弱振动信号检测器以及具有镜频高度抑制的、用于射频信号感知的外差接收机。     

一种用于导航接收机的小数分频锁相式频率合成器

设计一种应用于双系统卫星导航接收机射频前端芯片的CMOS小数分频锁相环频率合成器,它由压控振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、分频器以及Σ-Δ调制器构成。设计基于SMIC0.18μm 1P6MRF CMOS工艺实现。后仿真结果表明,频率合成器输出频率范围约为1.1GHz~1.6GHz,锁定时间为9μs,具有良好的相位噪声性能,可为射频前端芯片提供本振信号。     

QPSK系统微波本振相位噪声与BER的定量关系

四相相移键控（QPSK）因为其高的带宽利用率而成为卫星通信中经常采用的调制技术。微波本振相位噪声与QPSK系统BER之间的定量关系的研究成为系统设计师必须解决的课题。文章首次详细分析了QPSK系统本振相位噪声的频域参数——相对单边功率谱密度与BER的定量关系,为系统设计师提出合理的微波本振相位噪声指标提供了理论依据。     

基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器

针对微波光子射频系统对高质量的高重频光脉冲的迫切需求，提出和研究基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器，利用饱和吸收效应有效抑制超模噪声，有效改善耦合光电振荡器中超模噪声带来的光脉冲抖动问题。对半导体可饱和吸收镜抑制噪声的机理进行理论分析，并搭建实验系统，实现重频为10.6 GHz的光脉冲产生，超模抑制比达到55.3 dB，相应射频信号的边模抑制比为79.7 dB，相位噪声为-108 dBc/Hz@10 kHz。该方案创新性地将半导体可饱和吸收镜引入耦合光电振荡器中，实现对超模噪声的抑制，并为系统的小型化和集成化提供了关键技术支撑。     

基于载波多普勒的高稳定度GNSS时钟驯服方法

为了充分利用高精度的GNSS载波相位观测量实现对本地时钟高稳定度的驯服,文章提出一种基于GNSS载波相位观测量的GNSS驯服时钟方法,其驯服后的本地时钟频率稳定度高,长稳接近GNSS卫星的星载原子钟水平。该方法首先利用4颗以上卫星的载波多普勒来估计本地时钟与GNSS卫星时钟的频偏;再用三阶锁频环对频偏进行滤波;最后用滤波后的频偏控制本地时钟的压控晶振或数字控制振荡器,以修正本地时钟的频偏。以氢钟作为思博伦GNSS模拟器和PicoTime阿伦方差测试仪的外参考输入时钟,[JP2]以高稳晶振为频率源的GPS接收机接思博伦GNSS模拟器的试验结果表明：该时钟驯服方法可将100s后的时钟稳定度从自由运行状态的1×10-11量级,经驯服后优于1×10-12量级,性能比肩GPS星载原子钟,具有较高的工程应用价值。文章所采用的方法可使驯服高稳晶振替代造价昂贵的星载原子钟,作为低轨导航增强星座的高稳定度频率源,且具有低成本、低功耗、轻质量等优势。     

一种可编程振荡器及FSK、PSK信号发生器

文章论述一种可编程控制的有源电阻正弦波振荡器及ＦＳＫ、ＰＳＫ信号发生器。这种振荡器仅由两个集成运放和电阻组成，不需要外接选频网络，有利于集成化。它能同时产生两个频率相同、相位正交的正弦波振荡电压，只需调节一个接地的电阻，振荡频率可调范围相当宽。它可用作为微处理机控制的正弦波振荡器，也可用作为数字调制的移频键控（ＦＳＫ）、移相键控（ＰＳＫ）信号发生器。     

雷达本振相位噪声的数字仿真技术

在现代雷达和通讯系统中 ,本振相位噪声越来越成为决定系统性能的关键因素。分析了本振调相、调幅噪声对相参雷达系统探测性能的影响 ,给出了主杂波环境下雷达发射机调相噪声以及发射机泄漏的调幅噪声的数字仿真模型。在雷达数字仿真系统中使用这些模型 ,可以在各种环境下定量分析微波本振相位噪声对目标探测性能的影响 ,对昂贵的微波系统提出满足总体设计要求的合理指标。     

基于时频原子方法的雷达辐射源个体识别

针对雷达辐射源个体识别问题,提出一种时频原子分解的特征提取方法.该方法针对主振放大式发射机,首先根据锁相环频率合成器相位噪声的功率谱,模拟含有特定相位噪声的辐射源信号.然后基于时频原子分解原理并采用膜算法将带有相位噪声的辐射源信号在正弦原子库中进行一次分解.最后利用分解后的原子提取出正弦原子能量特征和原子频率偏差特征,...     

基于虚拟仪器技术的变频器专用自动测试系统设计

随着卫星通信技术的不断进步,星载微波变频器从单一通道频率朝着多本振频点、多增益档位和多通道组件化发展。复杂的产品工况使得变频器的自动化测试难度增大。基于虚拟仪器技术给出了一种适应多本振频点、多增益档位、多变频通道三种特殊工况下的微波变频器专用自动测试系统的设计方案。重点分析了多本振模式下的变频器频谱杂散测试特性,有针对性地提出了一种多模式频谱搜索算法,通过采用绝对频率转换相对频率的搜索方法实现了高效的频谱自动化测试。实践证明,基于虚拟仪器技术的专用变频器自动测试系统将模块化的硬件与定制化的软件算法和测试流程结合在一起,相比传统测试系统具备更强的产品适应性,可大幅提高变频器产品测试效率。     

Ku频段介质稳频谐波振荡器研究

文章介绍了一种Ku频段介质稳频谐波振荡器的原理、仿真和试验结果。设计中采用电磁仿真和电路仿真结合的方式对推-推(push-push)型介质振荡器进行了整体非线性仿真,得到振荡器的输出频谱、相位噪声和输出功率的仿真结果,并进行了试验验证。通过二次谐波输出的方式提高了BJT振荡器的输出频率,得到了较好的相位噪声指标。     

雷达导引头倒置接收和调频噪声对消

为减小连续波、间断半连续波半主动雷达导引头制导系统中照射器和导引头固体本振的近载频噪声，采用倒置接收系统复现时廷极小的照射器调频噪声（相位噪声），直波锁相接收机本振信号与回波泄漏信号进行混频对消可明显降低中频相位噪声。分析结果表明，倒置接收可改善导引头泄漏下能见度（SFV）。     

本振相位噪声对数字接收机的影响

在现代接收机中,各种高性能如大动态、高选择性等都受相位噪声限制。尤其在目前电磁环境越来越恶劣的情况下,接收机经过混频从强干扰信号中提取弱小有用信号是非常重要的。文章搭建了本振的中频模型,分别建立了BPSK和伪码调制的信号模型,并使用Matlab编程仿真,研究了本振相位噪声对数字接收机性能的影响。     

基于光纤的雷达目标模拟器设计

光纤延迟线是用微波信号调制激光源而输出光信号 ,光源是激光二极管 ,其光输出能对微波频率进行调制。由于它是将雷达发射脉冲信号直接调制到光载波上 ,通过光纤延迟后再解调为雷达目标回波信号 ,故这种方法是完全相干的 ,且不引入系统的相位噪声。提出了一种用光纤延迟线实现雷达目标相干模拟的设计方法     

5cm高稳频介质谐振器振荡源的研究与设计

介绍了Ｃ波段介质稳频振荡器的相关理论，给出一系列决定振荡器频率的理论公式，并通过设计实例证明了反馈型振荡器具有易于设计、调试及批生产的工程应用特性，同时发现该振荡器的另一优良特性：低相位噪声。     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。     

应用自适应滤波抑制星载接收机带内干扰的探索

为抑制卫星内对星载接收机的带内电磁干扰,文章分析了星载接收机在卫星上的电磁环境,提出将自适应滤波器应用到星载接收机上降噪,设计了自适应滤波器及其算法,分析了噪声的多径效应对自适应滤波的影响,明确了接收机天线、信道增益设计要求。对自适应滤波器在抑制星载接收机带内电磁干扰的效果进行了仿真和分析。仿真结果表明:自适应滤波提高了星载接收机抑制卫星带内电磁干扰信号的能力,为星载接收机的电磁兼容设计提供了一种主动适应卫星平台电磁环境的新思路。     

基于光谱整形的三角波生成方法

受电子瓶颈限制，电子信号发生器难以合成高速波形。微波光子学具有大带宽等优点，在宽带、高速波形生成方面有独有的优势。文章提出了一种基于光谱整形的三角波生成方法，通过傅里叶域光处理器灵活的控制光学频率梳中各个光边带的幅度和相位关系，经光电探测后可以直接得到三角波波形。灵活调整光边带相位的能力使得该方案可以补偿光纤色散，这意味该系统支持三角波波形的光纤传输。实验结果表明，该方案可以生成10 GHz重复频率的高速三角波波形，并成功实现了25km光纤传输。本方案使用了无需偏压控制的相位调制器，且避免了RF电桥等带宽受限的微波器件，生成的波形的带宽仅受调制器和光电探测器的限制。     

星载微波接收机本振源中晶振和UHF倍频链的研制

介绍我所研制成功的东方红三号通信卫星微波接收机本振源中晶振和倍频链的研制。该设备在通信转发器中是一个重要部件,它提供一个频率非常稳定的超高频功率信号,送到微波倍频器,经微波倍频器倍频,滤波后成为微波接收机的本振信号。