一种极化复用的聚焦惠更斯超表面设计

针对无源超表面功能单一的问题,该文提出一款极化复用的透射型惠更斯超表面,可实现x极化和y极化入射波的独立聚焦特性。超表面单元由一层厚度为0.17λ的介质基板和位于两侧的不对称电偶极子元件组成,利用反向流动的表面电流构成磁偶极子,在物理结构上消除了磁性元件的需求,使单元更加紧凑。通过单元结构尺寸的调整,实现双极化独立调控和360°相位覆盖。根据双极化聚焦的效果设定,基于全息理论对单元进行排列,设计并制备出在35 GHz下具有独立聚焦特性的极化复用惠更斯超表面,模拟和实测结果基本一致。所提出的惠更斯超表面无多层堆叠和金属过孔,具有结构简单、低剖面、易加工等特点。

极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用

极化分割频率复用技术(简称极化复用技术)是解决数据传输频带资源紧张的技术途径之一,能够拓展一倍频率资源。文章针对极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用进行分析,推导出了星地传输极化复用信号影响因子F的定量计算公式,利用国际电联(ITU)的星地链路计算模型,给出了雨衰和降雨去极化效应的定量影响分析,对我国遥感卫星应用极化复用技术提出了有益的工程建议。

星地一体化极化复用接收实验比对标准研究

随着高分辨率对地观测卫星的快速发展,地面接收系统所面临的数据速率与系统带宽间的矛盾越来越突出,固有的单极化接收难以满足带宽要求,虽然极化复用接收能有效地解决带宽不足的问题。但极化复用的难点在于两个极化间存在不可避免的干扰,对星地链路的极化隔离度要求很高。经理论分析发现极化复用接收性能取决于星地间的联合隔离度,随着星地天线空间关系的不同,隔离度会发生变化。由于星地联合隔离度的不确定性,设计极化复用接收的比对标准是极化复用接收结果处理上面临的主要难点,为验证理论分析,极化复用体制下的接收试验不可或缺。

极化复用在遥感卫星接收系统中的工程化应用

针对低轨遥感卫星双频点极化复用数传模式,研究遥感接收系统设计及工程化应用技术,通过对星地联合隔离度影响进行理论分析、星地无线极化复用试验,验证了极化复用技术实现可行性,采用极化对消解调技术,并通过卫星双点频极化复用模式数据的实际接收试验,验证了卫星极化复用模式数据接收可靠性,实现了双频点四通道极化复用的工程化应用。

极化复用方式下高性能数传基带奇偶合路实时处理方法

数传基带奇偶合路实时处理,是极化复用方式下卫星过境弧段即时判读星载设备状态及获取空间科学探测成果的前提和基础。面向空间科学卫星高速数传实时处理需求,针对传统合路处理方法受限于内存拷贝与排序操作导致处理性能较低的问题,提出一种使用环形队列对数据进行内存管理并基于各虚拟信道奇偶单路传输帧计数自然有序特征进行合路处理的新方法,有效规避频繁的内存移动与复杂耗时的排序操作,显著提升奇偶合路实时处理性能。空间科学卫星任务的工程实践结果表明,所提方法的实时合路性能满足ASO-S卫星1Gbit·s^(–1)和CASEarth卫星1.6 Gbit·s^(–1)的高速数传实时处理需求。

基于外差相干探测的极化复用16QAM信号双模式1000 km少模光纤传输系统

为了解决通信容量不足以及非线性损伤问题,基于正交相位(IQ)调制外差相干探测,利用极化复用技术、模分复用技术以及先进的数字处理算法,搭建了单通道模分复用少模光纤传输系统,并成功实现了波特率为32 Gbaud的16正交振幅调制(QAM)信号在两个兼并模LP11a和LP11b模式下的1000 km传输。使用时域和频域多输入多输出最小均方(MIMO-LMS)算法进行均衡处理后,误码率(BER)低于软判决前向纠错(SD-FEC)的阈值(5.2×10^(-2))。

双圆极化频率复用数传链路极化损耗影响分析

对双圆极化频率复用技术的原理进行了说明,并介绍了影响链路性能的关键参数——交叉极化。通过对遥感卫星极化复用数据传输链路的分析,从工程应用的角度研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗的定量影响。可为极化复用数传链路的设计原则和方法提供借鉴。

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。

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。

基于ICA的交叉极化干扰抑制算法

针对极化复用模式中引入的交叉极化干扰问题,利用一种基于独立成分分析(ICA)的盲分离算法,无需信号先验知识和后续解调即可从观测信号中分离出源信号,达到消除极化干扰的目的。该算法基于线性瞬时混合模型,对峭度对比函数进行精确线性搜索优化,选取最佳步长,解决了盲分离信号中的排序问题。文中对不同信噪比和极化隔离度下的分离效果进行了仿真,仿真结果表明,该算法具有较好的分离性能,且在强交叉极化干扰和低信噪比下的性能较为稳定。

基于极化和复用的SAW传感器阵列

针对谐振型声表面波(SAW)温度传感器难以灵活构建较大规模传感器阵列的问题,结合天线技术,基于极化和复用的思想,通过频分、时分、空间角度分集和极化,研究实现较大规模的SAW传感器阵列的方法。并通过实际测试,实验结果表明:在略微增加发射天线数目的代价下,阵列规模迅速增大,阵列中的传感器元能得到有效辨识。实验结果验证了设计方法的可行性。

双极化频率复用通信系统的去极化及自适应补偿

本文首先讨论了对双极化频率复用通信系统性能有重要影响的由降雨引起的去极化效应。计算了不同工作频率、不同降雨率、不同传播距离等情况下的去极化分辨率。

极化干扰对星地遥感数据传输影响分析

针对极化干扰对星地数据传输系统的影响,归纳影响极化干扰的主要因素,推导星地数据传输系统极化干扰的理论模型,仿真数据传输系统在不同的调制体制和信道编码方式下的误码率恶化情况,比较在相同程度的极化干扰下各体制传输性能试验结果,分析在不同的Eb/N0工作门限下,星地遥感数据传输系统所受极化干扰影响的规律。

一种基于多维搜索的极化对消算法

针对卫星通信中恶劣信道条件下极化隔离度降低导致数据误码率恶化的问题,提出了一种在路径延迟、频差、幅度多个维度进行搜索的极化对消算法。通过对主通路信号和辅通路信号之间的路径延迟进行大尺度搜索显著提高了对两路信号传输链路长度不一致的适应能力;通过对主通路信号和辅通路信号之间的频差进行计算和补偿,解决了两路信号之间存在频差时传统算法对消效果恶化的问题。文中给出了多维搜索极化对消算法的具体实现框图,并对不同极化隔离度下的对消效果进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性。

卫星通信系统中降雨的去极化效应估计

随着对卫星通信容量要求的日益提高,极化复用技术由于能使卫星通信系统容量加倍,因此越来越多的应用到卫星通信系统上。然而降雨引起的去极化效应是影响极化复用卫星通信系统设计的一个重要因素,需要在系统设计时对此进行估算。文章不仅给出了衡量降雨去极化效应大小的指标,还给出了ITU推荐的估计方法,最后通过计算机仿真,得到了符合某型号实际的降雨导致的去极化效应的估计结果,为实际工作提供了重要的理论指导。

交叉极化干扰对消的研究及仿真

针对航天遥感高速数据接收信道利用极化复用模式时出现的交叉极化干扰,提出了采用粗均衡的最小均方根算法与细均衡的横模算法相结合的方法,构建了交叉极化干扰对消模型。并通过仿真试验,验证了组合对消方法的可行性,能改善极化复用系统的信噪比,较好地抵消了交叉极化干扰信号影响,减小了交叉极化干扰带来的遥感信道误码率的恶化。

卫星高频头极化器的调整

本文简要概述了卫星接收中极化器调整的相关概念、相关原理、常用的调整方法以及在极化复用时的调整。

一种交叉极化干扰对消算法设计

极化复用有助于提高无线电频谱的利用效率,但是在其使用中必须配合采用极化干扰对消(XPIC)措施。本文提出了一种XPIC的IP核算法设计,该算法采用的均衡器结合了LMS(最小均方根)和CMA(横模算法)的优点。仿真结果表明,该算法收敛速度快,稳定性高。根据该算法设计的IP核已成功应用于移动通信基站微波互联SoC芯片中。

一种基于RLS算法的XPIC技术研究

采用双极化复用技术能使传输速率和信道容量加倍,但同时因为环境影响或天线的极化隔离度有限等原因,两个极化方向上的信号不再完全正交,两个方向上的信号相互影响,产生交叉极化干扰。分析了进行交叉极化干扰抵消的原理,提出了一种基于最小二乘算法的交叉极化干扰抵消方法,将递推最小二乘（RLS）算法进行改进,在大幅降低RLS算法计算复杂度的基础上实现了干扰抵消,并进行了仿真,比较了3种XPIC算法的计算复杂度和性能。结果表明,采用NIRLS算法的计算复杂度与抵消器抽头系数成线性关系,且能获得更快的收敛速度和更好的跟踪性能。基于NIRLS的XPIC算法更适合快速变化的信道。