多波束卫星通信地球站天线

本文论述了研制多波束卫星通信地球站天线的现实意义,介绍了实现多波束性能的各种天线结构型式和其优缺点,讨论了完成多波束工作的两种主要途径。最后,结合我国的实际情况,给出了几种有发展前途的天线型式。     

一种新的步进自动跟踪方法

本文首先介绍了步进自动跟踪的两种常用方式及其所面临的问题,在此基础上建立了基于梯度步进的最佳路径搜索方法.仿真表明这种基于梯度步进的算法,在不影响精度的条件下,运算简单,减少了步进次数.     

一种低轨卫星通信天线多工作模式波束实现技术

在分析低轨卫星通信系统中不同链路所需波束类型的基础上,将所需波束类型归纳为宽波束和可切换点波束两大类,进而提出了用一副相控阵天线来实现这两种波束的方式。以16×16单元顺次旋转切角阵为研究对象,采用最小二乘优化方法综合阵列方向图,得到对地等通量覆盖的宽波束;合理设计波束分布,采用相控阵常规的波束切换功能,得到点波束覆盖图。仿真结果表明,宽波束和可切换点波束均能实现对星下±55°范围的覆盖。相比常规的多天线方式,这种多工作模式波束实现技术大大降低了卫星系统的复杂度,降低了设计、集成、测试和维护卫星天线系统的时间和成本,降低了卫星平台天线布局的难度,因此具有重要意义。     

多波束卫星通信系统的关键技术

多波束卫星利用点波束对业务进行全业务化,能有效提高通信网络的吞吐率,是目前国际上的一个热门课题。但是,在这个过程中,存在着较大的同频率信号,对其进行预编解码是解决该问题的重要手段。文中从两个方面对其进行了深入的探讨,分别是基于全频率复用的预编码技术和面向跳波束的多速率业务传输实现机制。     

多板天线“动中通”跟踪波束指向偏差研究

"动中通"系统可以通过接收并比较卫星下传的信标信号强度来调整天线波束指向,从而实现对卫星的跟踪,文中针对多板天线"动中通"系统由于通信内容和信标信号间的频率差异造成的跟踪波束和通信波束指向偏差问题,分析了跟踪波束指向偏差产生的基本原理,提出了一种基于延时线加两级移相器相位补偿技术的误差修正方案,并通过理论推导和Matlab仿真,证实了方案的可行性和有效性.     

16×16多波束相控阵天线的设计

介绍了一种新型256元的Ka波段圆极化贴片天线阵列.该天线阵具有多波束扫描、扫描范围广等特点.利用切比雪夫加权方式,实现多种波束的多状态扫描.设计结果表明,在中心频率31 GHz处,扫描范围可达到±40°,波束宽度可控.     

一种基于信标的移动卫通相控阵波束跟踪算法

提出并实现了一种利用卫星信标信号来实施基于相控阵天线的波束跟踪算法。该方法适用于采用相控阵天线技术的各种卫星"动中通"天线,克服了卫星信标信号强度弱,检测困难的弱点,提高了跟踪信噪比,同时采用了软件无线电方式解调可以提供最大的灵活性。跟踪算法的最大优点是没有任何陀螺仪的辅助,极大地提高了天线在各种极端运动环境下的适应能力。算法最终在自行研制的Ku波段相控阵移动卫星天线系统上获得验证。     

星载DBF多波束发射有源阵列天线

 低轨通信卫星大容量、终端小型化要求卫星采用多波束天线技术来实现高增益、宽覆盖.本文针对低轨CDMA通信系统,设计了具有近"等通量"覆盖的平面阵列多波束发射天线,该天线由61微带单元天线阵、61个发射射频通道和数字波束形成网络组成;数字波束成形网络对输入的16个波束信号进行正交化、加权处理输出61路中频信号,由发射射频通道完成上变频和信号放大,最后通过天线阵辐射出去在空间形成期望的16个赋形波束覆盖.文章详细介绍了天线的实现方法和试验结果,通过对16波束发射天线原理样机的测试,结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了天线系统设计的正确性.     

基于同时多波束跟踪的任务调度方法研究

目前对雷达多波束技术的研究多基于如何实现发射多波束,对跟踪时的资源调度和能量管理策略研究较少,对多波束进行目标跟踪的使用条件,以及如何在多波束跟踪和雷达能量损失、时间消耗间平衡缺少必要的原则。文中对同时多波束的工作方式进行了分析,并建立了多波束跟踪的模型;同时,通过时间资源优化和回波能量感知两方面研究,提出了同时多波束跟踪的资源调度和能量管理准则,并设计了多波束跟踪时的自适应任务调度算法。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统( SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88~115.76)。/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

一种卫星多波束中的波束选择构架及实现方法

为了以少量卫星载荷设备在广阔的服务区内提供高增益的通信链路,针对多波束通信卫星提出了一种星上收发波束选择的载荷构架及其实现方法.载荷构架分为波束分组与选择模块,实现方法则利用了收发无源设备的频率响应.通过控制前后端有源设备的混频本振,使上行接收波束和下行发射波束能够工作于多波束天线覆盖区内的任意位置.通过波束指向轮循,以低于波束数量的转发器实现了卫星在广大覆盖区内的高增益通信.分析结果表明,相比同样波束规模的多波束卫星,采用所提载荷架构的多波束卫星能够大幅降低载荷重量、功耗及热耗,提高转发器使用效率;相比同样承载规模的多波束卫星,能够大幅提高每个波束的传输性能及整星的吞吐量.     

“动中通”稳定与跟踪技术

分析并比较了“动中通”伺服系统中的三种常用跟踪体制,并对由于载体运动而引入系统的干扰进行了分析,提出了对不同干扰的解决方案,为“动中通”伺服系统中跟踪方法的选择和稳定系统的设计提供了参考。     

L频段低仰角覆盖机载前舱卫通天线

目前用于机载前舱卫星通信的L频段终端系统设备,全部是由国外厂商提供,且多采用平面阵或机械扫描的方式.提出"屋顶"形天线阵列来实现超低仰角覆盖,设计并研制了L频段机载前舱卫通相控阵天线样机.地面静态对星试验结果表明,天线样机可与海事卫星实现稳定通信,通信速率为310 kb/s,通信质量良好.相比于以往的平面布阵或机械扫描...     

卫星天线的自动跟踪技术研究

天线自动跟踪技术是卫星移动通信系统的关键技术,其核心问题是天线对卫星的快速捕获和自动跟踪.文中采用了新的步进跟踪算法,进一步提高了系统的跟踪速度和精度.     

中继卫星终端相控阵天线自跟踪算法设计与性能分析

针对飞行器与中继卫星之间建立全球实时通信数据链的需求,开展了飞行器二维有源相控阵天线自跟踪技术研究。结合载体坐标系,对自跟踪算法原理进行了分析,给出了计算公式,并完成了二维相控阵天线跟踪系统设计与实现。仿真和系统测试表明,跟踪算法静态角跟踪误差≤0.25°,角速度≤25°/s时,跟踪算法能正常工作,且在阵元失效率≤20%时性能保持不变。     

多波束移动卫星系统的自适应开环预编码方法

对于卫星移动通信系统,由于卫星与地面终端之间的相对运动以及星地间传输延迟,传统的基于理想信道信息的预编码方法是不适用的。针对这一问题,提出了一种基于开环信道估计的预编码方法。卫星端利用开环获取的部分信道信息实现多波束联合预编码,并导出了系统传输速率的闭合解析表达式。此外,为了克服强干扰环境下多波束预编码系统性能恶化问题,提出了一种自适应预编码传输方法。卫星发射机依据开环获得的慢时变用户位置信道信息和信道统计量信息,自适应地选择预编码方法或传统频率复用方法,实现最优的系统性能。理论分析和仿真结果表明,与传统的干扰抑制方法相比,所提方法能实现更优的系统性能,同时也克服了传统预编码方法的局限性。     

卫星移动通信中的电扫描阵列天线

90年代以来，卫星移动通信发展异常迅速。许多科研组织都对移动地面站中的电扫描阵列天线进行了研究。介绍了目前已经开发并应用于卫星移动通信的几种电扫描阵列天线及其技术细节。     

面向密集多波束组网的卫星通信系统资源调度算法

研究了高动态、资源受限条件下的卫星通信系统资源调度问题.以时间窗口、卫星功耗、信道数量、用户优先级以及任务突发性为约束,建立了卫星资源调度模型.考虑到传统的蚁群优化算法存在初期搜索速度过慢、局部搜索能力较弱以及易陷入局部最优等缺点,提出了以初始解集构造、额外信息素沉积为核心的改进蚁群优化算法,来求解资源调度问题.仿真实...     

新型宽带数字多波束相控阵天线设计

传统相控阵天线系统为实现多波束,在重量、体积、功耗等方面会有明显的增加,系统的基本可靠性也显著降低。基于软件无线电思想,利用超外差结构实现宽带信号变频,并对瞬时带宽内的信号同时进行模/数或数/模变换,再根据串口提供的每个波束方位、俯仰和频率等信息,在基带实现数字多波束形成。设计了一套S频段、瞬时宽带100MHz的数字多波束相控阵天线系统。测试结果表明,该天线可收发同时形成3个独立波束,每个波束在俯仰面0°~70°、方位面全向的扫描范围内实现EIRP值不小于40 dBm,G/T值不小于-20 dB/K的优良指标。该设计可以有效提高系统灵活性,降低系统的复杂度。