星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术

对星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术进行了初步探讨。说明了研究该技术的重要意义,对地基波束形成和天基-地基混合波束形成这两种实现架构进行了分析,并讨论了上行和下行自适应波束形成算法、馈电链路传输多路复用、远程误差效应校正等关键技术。     

基于OFDM星载交换的星地下行链路子载波分配与峰均比抑制联合优化方法

提出了一种基于OFDM的全新星载交换方案,此星载交换方案可通过星上子载波交 换实现业务交换。以点波束星地下行链路为研究对象,结合跨层设计思想,提出了一种 适用于点波束星地下行链路的子载波分配和峰均比抑制方法。此方法可根据点波束星地下行 链路信号发射功率上限、当前点波束星地下行链路信道状态、每个星地下行链路传输业务目 的地和QoS要求,并结合抑制点波束星地下行链路OFDM信号的峰均比,实现在属于不同地面 设备的各个星地下行链路传输业务之间自适应分配子载波,实现充分利用点波束星地下行链 路资源、满足传输业务的QoS要求,同时抑制星地下行链路OFDM信号的峰均比,而且不会因 抑制星地下行链路OFDM信号的峰均比而增加额外的边带信息和传输功率。
     

星载反射器天线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描,可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计;其31单元辐射阵和波束形成网络的制作;通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后,证明可实现42dBi以上的覆盖增益,波束隔离达20dB以上。     

星载反射器无线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描，可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计；其31单元辐射阵和波束形成网络的制作；通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后，证明可实现48dBi以上的覆盖增益，波束隔离达20dB以上。     

一种3GHz～4GHz平衡馈电紧缩场双极化馈源设计

文章设计了一种工作在3GHz～4GHz的双极化紧缩场馈源。馈源的辐射部分使用四槽波纹喇叭,馈电部分采用平衡馈电技术实现馈源的双极化。同时,为了改善馈源的匹配和交叉极化特性,采用了一种新的馈电探针结构。结合180。混合网络的测试结果表明,与传统的双极化馈源相比,采用平衡馈电技术的馈源具有等化性良好的方向图、静区照射角内具有较低的幅度与相位锥削、低交叉极化、低旁瓣和后瓣等优良的电气性能,在测试环境要求较高的情况下,可用作高性能紧缩场的馈源。     

基于平衡馈电的倍频程宽波束紧缩场馈源*

设计了一种工作在4GHz～8GHz的基于平衡馈电的宽波束中心脊喇叭馈源。馈源的中心脊为十字形,位于喇叭中心。四个同轴探针旋转对称分布,外导体连接喇叭壁,内导体与十字形中心脊的四个脊片分别连接,通过向正对的同轴探针馈入等幅反相的差分信号实现平衡馈电,抑制高次模的产生。中心脊波导喇叭截止频率较低的前三个模式分别为TE1 1模,TE21 L模和TE21 U模式,其中,TE11模是馈源的主模式。针对馈源的模式分布分析馈源具有宽带特性的原因。在喇叭口面位置加载三个优化设计的轴向波纹槽,获得稳定的宽波束辐射方向图。设计的馈源在频带范围内VSWR1.9,–3dB波束宽度51.5°,E面和H面交叉极化?30dB,相位中心变化0.32?(?为4GHz对应的波长)。     

一种S频段小型自跟踪馈源设计

为了使2 m小口径环焦天线具有S频段自跟踪功能,设计了一种小型化紧凑型馈源网络.该馈源和通道由4波束经电桥网络形成左右旋圆极化和信号,差通道由8波束经电桥网络形成左右旋圆极化差信号,和差信号共同工作实现馈源的自跟踪功能.实测结果表明,在2.2 GHz～2.4 GHz频率范围内,和通道回波损耗S11≤-23.32 dB,端口隔离≤-17.71 dB,和差隔离≤-46.03 dB,轴比≤0.65 dB,实测结果满足设计指标要求.整个小型化馈源网络横向尺寸≤250 mm,纵向尺寸≤420 mm,在小口径面天线中有效替代传统S频段圆波导TE21模自跟踪馈源,避免其尺寸大引起信号质量差的问题.     

一种S频段小型自跟踪馈源设计

为了使2 m小口径环焦天线具有S频段自跟踪功能,设计了一种小型化紧凑型馈源网络.该馈源和通道由4波束经电桥网络形成左右旋圆极化和信号,差通道由8波束经电桥网络形成左右旋圆极化差信号,和差信号共同工作实现馈源的自跟踪功能.实测结果表明,在2.2 GHz～2.4 GHz频率范围内,和通道回波损耗S11≤-23.32 dB,端口隔离≤-17.71 dB,和差隔离≤-46.03 dB,轴比≤0.65 dB,实测结果满足设计指标要求.整个小型化馈源网络横向尺寸≤250 mm,纵向尺寸≤420 mm,在小口径面天线中有效替代传统S频段圆波导TE21模自跟踪馈源,避免其尺寸大引起信号质量差的问题.     

一种宽带高增益全向赋形测控天线的设计与实现

为满足无人机地面测控站在单天线工作模式下实现遥控、遥测链路的远距离、大仰角跨度的全方位通信,设计了一种宽带高增益全向波束赋形阵列天线.天线采用宽带印刷偶极子单元组成4元共轴线阵,通过并联耦合馈电的方式在28.9%的相对工作带宽内增益大于6 dB,同时采用遗传优化算法在1.65 GHz～1.75 GHz频带内进行俯仰波束...     

具有星上处理能力的点波束同步卫星网络中的TCP拥塞控制

如何提高同步卫星网络中的TCP业务传输效率,一直是卫星网络中的重要问题,针对星地链路的长延时、突发误码等问题提出很多方案,但大都是要对TCP终端进行改进,存在扩展性方面的问题。针对具有星上处理能力的点波束同步卫星网络下的TCP业务传输,从提高系统总吞吐量的角度,提出一种只需要在星上处理器和地面接入网关中进行相应修改的拥塞控制机制,该机制对TCP业务终端的行为没有任何限定,且具有很好的兼容性和可扩展性。系统仿真证明了该机制能够显著地提高GEO卫星系统的性能。     

支持径向交会对接任务的宽波束中继方法研究

针对神舟飞船和天和空间站径向交会对接形成组合体的工作模式下,神舟飞船宽波束中继S终端对中继卫星视场缩小导致测控覆盖率降低的现象,提出一种基于组阵和时空分集技术的宽波束中继S链路的设计构想,通过在天和空间站宽波束中继S终端内部增设功分器和合路器,以及在组合体径向对接口的对接总线内部增设高频电缆。利用天和空间站的宽波束中继S发射天线和接收天线,传送神舟飞船的宽波束中继S信号。神舟飞船宽波束中继S终端,同时接收和处理组合体对接总线内部高频电缆和神舟飞船I/III象限收发的宽波束中继S信号,解决了中继卫星过顶遮挡导致的测控覆盖率降低的问题,提升了链路可靠性。经仿真分析,相比单独工作模式,测控覆盖率提升了25.3%。对于接收链路,采用时空分集技术,对3个方向的宽波束中继S信号进行互相关解算和最大比合并,获得信号合并增益,有效提升了接收信号的信噪比和有效带宽。     

缝隙平面天线与TEM喇叭组合的超宽带馈源

根据紧缩场天线测试系统对馈源的要求,选择缝隙平面馈电结构与TEM喇叭组合的新颖技术实现馈源的超宽带、电小尺寸、天线的E面和H面方向图3dB波束宽度等化,从而使馈源达到高性能、体积小、重量轻和容易安装等目的,满足低频紧缩场天线测试系统的要求。     

MFPB 天线正交模馈电网络的低相位色散控制方法

每束多馈源天线是由多个馈源按照一定的幅度和相位激励关系合成一个波束,该类天线对于馈电网络各通道的幅度相位色散控制要求苛刻。文章针对该类天线正交模馈电方案中相位色散控制难的特点,对其控制措施进行了研究,并给出了逐层配相的解决办法。最后通过仿真分析获得了在K 频段2. 5GHz 范围内各通道的相位色散低于5°的优异性能,从而验证了这些措施对于相位色散控制的有效性。     

宽频带遥测自跟踪馈源

介绍一种五单元十字交叉振子宽频带双工馈源。该馈源跟踪带宽扩至300MHz,馈源照射器在发射与跟踪两个频段内驻波比小于1.6,馈源差波束零深大于30dB,交叉耦合度小于25%。文中就该馈源的照射单元与馈电网络的设计作介绍,同时给出测试结果。     

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。     

通信卫星星上波束形成技术及发展

随着通信卫星技术的迅速发展，星上天线技术也不断取得重要的进展，其关键技术之一星上波束形成技术对提高系统性能有重要作用。目前，这种技术已从模拟波束形成向数字波束形成，从微波波束形成向光学波束形成发展。本文主要介绍国外一些典型通信卫星采用的星上波束形成技术，重点介绍数字波束形成（ＤＢＦ）技术及其在通信卫星上的应用。     

星地协同网络中的边缘计算技术综述

6G移动通信系统对延迟和网络响应能力提出了更高的要求,而边缘计算技术可降低延迟提高响应能力,并减少用户和集中式云计算资源之间的数据流量。星地协同是未来6G通信网络的发展趋势,在星地协同网络中应用边缘计算技术是重要研究方向之一。在梳理星地协同网络中的边缘计算技术研究现状的基础上,首先提出了融合移动边缘计算技术的星地协同网络的系统架构、对应用场景和逻辑功能架构等进行了总结,其次对计算卸载技术方案进行汇总和分类对比,最后归纳了未来研究将面对的技术挑战。     

一种兼顾卫星导航系统星间观测及通信的链路分配算法

卫星导航系统星间采用点波束建立星间链路时,由于星上波束数量小于可建立星间链路的卫星数量,因此便产生了如何有效分配有限波束来建立星间链路的问题。针对该问题首先利用星座运行的周期性提出了一种适用于星间观测及星间通信的拓扑处理方式,并以该拓扑处理方式为基础提出了一种链路分配算法。算法在保证星间观测数量最大化的前提下,以降低整网通信代价为优化目标,尽管为了保证星间观测数量会不可避免地导致通信性能的部分损失,但是仿真结果表明算法的性能整体上优于铱星系统所采用的网状链路分配方法的性能。     

V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

C频段的“推扫式”卫星扫描天线

该设计结合科研实际需求,研制了工作在C频段的“推扫式”卫星扫描天线。首先,从“推扫式”卫星扫描天线的原理出发,对所需要的环焦反射面进行了优化建模,提出一种新型扇形反射面圆角化的方案,并针对密集馈源阵进行分析。通过计算得到了馈源的位置坐标,在仿真软件GRASP中构造反射面天线的整体模型。为了使密集馈源阵的主波束满足设计指标,设计了遗传算法优化合成后的波束来实现对主波束的优化,通过改变馈源阵的幅相值以达到天线方向图的设计要求,利用仿真优化得到了C频段中心波束达到设计指标所需要的馈源阵规模。最后,对整体模型进行了加工组装。使用近场测量的方法在微波暗室中对天线进行测试,测试结果表明天线波束宽度为0.6°时,主波束效率为98.17%,大于98%,满足设计要求。