小型合成孔径雷达卫星技术一瞥

星载合成孔径雷达(SAR)能够全天时、全天候地获取地面目标的高分辨率图像,在军事上具有极其重要的应用价值。从合成孔径雷达卫星的发展过程可以看出,合成孔径雷达卫星从开始的单频段、单极化、固定入射角、单工作模式,逐渐向多频段、多极化、多入射角和多工作模式方向发展,天线也经历了固定波束视角、机械扫描、一维电扫描及二维相控阵的发展过程。随着合成孔径雷达卫星的发展,分辨率等技术指标逐渐提高,卫星功能逐渐增强,卫星的质量也逐     

太阳辐射对环火段通信链路的影响分析及参数设计

深空探测的上合阶段(superior solar conjunction,SSC),太阳强辐射成为影响地面站接收噪声温度计算分析的关键性因素之一。针对太阳辐射引起的高传输误码率甚至通信中断问题,以火星探测为例,提出一种定量化计算环火段太阳 地面站 探测器夹角∠SEP的方法,结合角度关系分析了环火段SSC阶段太阳对链路产生影响的原因,重点分析了地面站接收太阳噪声温度与空间链路、空口参数以及天线波束特性之间的关系。研究及仿真试验表明,当天线口径一定时,地面站的接收噪温峰值Tsmax和太阳对地面站的影响时长ti均与通信频率成反比; 在通信频率一定时,Tsmax与天线口径成正比,t_i与天线口径成反比;当天线口径固定为34m时,S频段下的Tsmax高达12830K,是Ka频段下的1.8倍,S频段的ti比Ka频段下的ti表现在∠SEP上延长近0.5°。当通信频率固定为S频段时,70m口径天线与18m口径天线相比,Tsmax高出1920K,但是ti表现在∠SEP上缩短约0.53°。结合太阳辐射对通信链路的影响分析,给出了不同∠SEP下的链路参数设计建议,为火星探测链路中的参数设置提供参考。     

基于修正瑞利分布的S/Ka双频天线捕获概率分析

为了满足星地链路间海量数据的传输需求，数据传输频段已由传统的X频段扩展到Ka频段。Ka频段卫星目标具有窄波束、高动态等特性，对地面接收系统的捕获跟踪性能提出了更高要求。针对Ka频段的不同工作模式，对捕获过程中天线跟踪精度、电轴一致性及搜索捕获范围等影响因素进行了分析，提出了一种近似为修正瑞利分布的捕获概率模型。仿真分析了不同影响因素对目标捕获的敏感性，总结了Ka频段捕获概率的性质。最后对某设备实际跟踪情况进行了验证分析，为有效提高Ka频段捕获跟踪能力提供了分析依据。     

欧洲"Ka频段卫星"升空

2010年12月27日,欧洲通信卫星公司的“Ka频段卫星”（Ka—SAT）由俄罗斯质子-M运载火箭从拜科努尔发射场成功发射,Ka—SAT是一颗全部携带Ka频段转发器的直播卫星,由欧洲阿斯特留姆公司建造,该卫星发射质量为6150kg,具有82个点波束,覆盖欧洲和地中海盆地,通信总容量超过70Gbit／s。它可为10077个家庭用户提供宽带业务,是迄今为止全球设计最先进的多点波束卫星．卫星下行链路数据率达到10Mbit／s,上行链路为1Mbit／s,该卫星天线系统由加拿大MDA公司提供,合同价值为460万美元．     

军用通信卫星的多波束天线

多波束天线(MBA)是由波束成形网络驱动的馈源面阵所组成。每一个馈源面对应于一个特殊的天线波束。馈源阵位于或靠近准直透镜或反射器的焦面上。辐射图形的电控制由波束成形网络中采用的微波控制器件(开关或可变功率分配器)提供。在有些应用中,只在指定的时间激励唯一的一个波束。例如,时分多址(TDMA)系统就属于此例,该系统的波束能从一个用户跳传给另一个用户。而在像动波束成形应用中,要同时激励几个波束。多波束天线的应用军用通信卫星中第一个采用自适应天线的是国防通信卫星-Ⅲ(DSCS-Ⅲ)。DSCS-Ⅲ主要的通信有效载荷就是几个工作SHF(8/7吉赫)波段的多波束天线。1个在61波束的上行链路MBA和2个19波束下     

美航宇局通信卫星新技术

美航宇局近年来对通信卫星新技术进行了广泛研究,主要包括高频段(30/20GHz),多波束、大容量、星上处理和切换等。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

飞行器天线波束的电子控制和扫描

文章介绍了实现飞行器天线波束的电子控制及扫描的重要意义,和一种适应于空间飞行器的轻小型相控阵天线系统实验模型的结构和功能。着重介绍如何用专用的波束控制计算器来实现对天线波束的电子控制和扫描。文章给出了天线波束电子控制的原理,提出了波束控制计算器所要完成的基本任务。进而详细介绍线阵波束控制计算器的设计。给出了所设计的波控器的详细框图及其工作原理。特别讨论了其中主要电路的功能,以及如何设计、实现这些电路。文章最后给出了波束定向控制和自动步进扫描的实验结果。同时对天线波束指向的控制速度给出了定量的结果,表明所设计的波控器具有高速控制性能。本文所给出的波束控制计算器可以按照事先给定的要求对天线波束作固定的程序控制,也可以接受外部指令作实时方位控制。同时还能以几种不同的速率作自动步进扫描。     

火星信道衰落特性对通信链路预算的影响

对火星星体段的信道衰落特性进行研究.通过对近火段自然环境因素的分析,提取影响火星通信性能的因素,重点分析火星的大气、云雾、沙尘对通信信道的衰落作用机理;并以NASA实际火星探测任务为例,针对以上衰落因素对UHF,S,X和Ka频段下的通信链路影响情况进行仿真;结合实际探测数据对地球通信链路预算模型进行修正,提出一种适用于火星通信链路预算的模型;明确火星大气衰落、云雾衰落、沙尘衰落的取值范围.研究结果可作为火星及其他深空探测任务的通信系统设计与链路复核复算的参考.      

自适应DBF与空间谱估计

讨论了自适应数字波束形成(DBF)技术和超分辨空间谱估计技术,并提出了一种基于信号协方差矩阵特征分解的时-空二维信号高分辨谱估计算法。以上技术应用于相控阵雷达系统,可以精确获得多个运动目标的方位信息和多普勒信息。文章最后给出了计算机模拟结果。     

毫米波宽带相控阵导引头关键技术综述

毫米波宽带相控阵导引头技术是目前世界各国的研究热点。其威慑力决定于它的“快、远、精、多”能力,即快速性、远距探测能力、精度和多目标能力。毫米波宽带相控阵导引头采用电扫描技术,具备快速性;采用毫米波宽带成像技术,能对目标进行准确跟踪拦截,实现精确制导;采用有源阵列天线技术,可以得到较大的合成功率,增加导引头的远距离探测能力;快速灵活的波束控制使得导引头具有检测与跟踪多目标的优势。在分析了毫米波宽带相控阵导引头技术研究现状和基本特点及优势的基础上,主要对有源阵列天线技术、宽带毫米波成像技术、空时自适应处理技术及多目标检测与跟踪技术等毫米波宽带相控阵导引头的关键技术进行了初步探讨。     

国内卫星运营业建设国际化服务体系的思考

<正>地球静止轨道通信卫星具有大覆盖的特性,凡是卫星覆盖范围内的地区,都是卫星运营商的潜在市场。从目前国内在轨通信卫星波束的设计上看,C频段有效载荷基本都是全球覆盖,而Ku频段的波束除覆盖中国以外,多颗卫星携带了针对特定市场的波束,如覆盖中东、非洲、印度尼西亚等地区的波束。另外,大多卫星都设计了Ku频段点波束,其目标市场也大多是境外客户。从市场角度看,上述地区都是卫星通信需求较活跃的区域。在这些境外市场,卫星运营业竞争异常激烈,参与竞争者有其本土的卫星运营商,还有一些区域的或全球的卫星运营商。     

Ka频段低轨遥感卫星可变编码调制应用效能研究

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星的星地数据传输能力提升提出了迫切需求,导致X频段星地数传通道压力急剧增加,而Ka频段可用带宽是X频段的4倍,理论上可大幅提升传输能力。当前低轨遥感卫星的星地数据传输通常采用固定编码调制（CCM）和可变编码调制（VCM）,均未利用地面站仰角增大时大气衰减减小所带来的信道条件改善,对链路资源造成浪费。针对此问题,对指定地面站和链路可用度,综合考虑自由空间损耗和大气衰减随接收仰角增加而同时减小的特性,提出基于DVB S2标准的Ka频段星上VCM系统实现方案,给出传输效能评估标准,并对降雨特性不同的喀什站、北京站、三亚站CCM,VCM的Ka频段传输效能进行了对比仿真分析,以寻找出适合不同站点的星地数传方案。仿真结果表明：干旱少雨的喀什站更适合采用CCM,且链路可用度高达99.82%;雨量中等的北京站可根据用户使用需求灵活选择CCM或VCM;而降雨丰富的三亚站更适合采用VCM,不仅可将传输效能提升8.37%,还可将链路可用度提升11.23%。     

一种电离层场向不规则体各向异性散射模型

电离层场向不规则体散射具有很强的方向性, 利用电离层场向不规则体散 射进行VHF频段超视距通信时, 需要准确可靠地确定其散射分布特性及路径损 耗等参数. 基于电离层不规则体场向散射的特点, 以地球地磁场为坐标系统, 提出了一种电离层场向不规则体各向异性散射模型, 该模型能够计算前向和后 向散射链路的路径损耗分布、时延展宽和相干带宽等参数, 同时运用该模型对 雷达横向截面的计算结果与已有文献的数据结果进行对比, 证明了该模型的准确性. 该模型能够计算电离层场向不规则体VHF频段的散射分布及路径损耗等参数, 为VHF散射通信链路的设计、布站提供依据和技术指导.      

为地球环境“站岗”的欧洲哨兵－3A卫星入轨

哨兵－3主承包商为泰雷兹-阿莱尼亚航天公司（TAS），合同于2008年4月签署，合同总价3.05亿欧元。卫星将运行在高度为814km、倾角为98.6°的太阳同步轨道，降交点当地时间10：00，重访周期27天。卫星的遥测、跟踪和控制采用S频段天线，下传速率为123kbit/s或2Mbit/s，上传速率为64kbit/s，下行链路采用X频段，速率为520Mbit/s。星上数据存储容量为300Gbit（寿命末期）。     

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。     

“乔托”通信链路

欧洲空间局的“乔托”(Giotto)飞行器和地球之间建立了高增益的通信链路,这条链路约有7亿公里。该飞行器在今年3月13日探测哈雷彗星时,传输了探测数据。飞行器正确的定向和高增益消旋天线,使无线电波束始终指向地球。乔托飞行器在位于西德达姆斯丹特欧空局地面站控制下,所有系统都工作正常。它     

基于频控阵的稳健Capon波束形成

为了克服相控阵波束仅具有角度分辨力的缺陷,频控阵通过在阵元间加入相对于载频十分微小的频率增量,实现了波束的距离-角度二维相关。引入3种接收信号处理机制,并对其进行理论推导分析,仿真说明了其中2种机制的实用性。针对指向误差存在情况下,估计的目标导向矢量与真实的目标导向矢量失配的问题,采用稳健Capon波束形成（RCB）算法,给出纠正偏差后的导向矢量闭式解,并在2种信号处理机制下,对其方向图进行了仿真。结果表明,利用RCB算法能在目标位置形成高增益,干扰位置形成零陷,验证了算法在频控阵中应用的有效性。      

一种改进的广义旁瓣相消的波束形成算法

在分析传统广义旁瓣相消器(GSC)自适应波束形成的基础上,提出一种改进的广义旁瓣相消器的波束形成方法,即基于特征结构的GSC波束形成算法(ED-GSC),该算法在投影特征空间中引入了期望信号方向矢量,能在期望信号功率较大时保持自适应波束形成方法性能,又能在期望信号功率较小时(甚至为零)具有较好的波束保形能力,对噪声有很好的鲁棒性。仿真结果表明:ES-GSC算法在高、中、低的信噪比下都具有较好的波束形成性能,是一种性能优越的波束形成算法。