多波束天线抗干扰技术在卫星通信中的应用研究

随着卫星通信技术的飞速发展,日益紧张的频谱资源和复杂多变的通信环境要求卫星系统具备更高的信号处理能力与更强的抗干扰性能。多波束天线技术作为一种先进的信号处理技术,通过形成多个独立的波束覆盖不同的服务区域,能够显著提升系统的抗干扰能力。文章基于多波束天线技术的原理,提出该技术在卫星通信中的3种应用方式。通过本研究有助于推动多波束天线技术在卫星通信领域的应用,为未来抗干扰技术的研究提供理论依据和实践指导。

高通量卫星多波束天线馈电系统PIM控制技术

介绍了无源互调(PIM)产生的机理和控制方法,重点研究了高通量卫星多波束天线馈电系统PIM控制技术,通过采用馈电系统高隔离度优化设计、馈源单元法兰面扼流槽设计、馈源阵安装板PIM源控制设计、Ka频段PIM试验系统低PIM设计等手段,将某Ka频段多波束天线馈电单元的7阶PIM性能控制在高低温(-60~+100℃)环境下≤-135 dBm,馈源阵7阶PIM性能控制在常温状态下≤-140 dBm。产品的实际应用验证了所述PIM控制技术的有效性,在工程问题中起到指导作用。

一种基于多波束天线增益差的单GEO卫星干扰源定位方法

卫星通信中单颗同步轨道(GEO)卫星受干扰后对干扰源很难定位。针对GEO卫星,提出了一种基于多波束天线的单颗卫星干扰源定位方法。介绍了单星多波束天线干扰源定位原理,分析了边缘波束受干扰情况下,邻波束的可用性,重点分析了增益测量误差、波束指向误差和海拔对定位精度的影响。从仿真结果可以得出,增益测量误差是导致定位误差的重要因素。波束指向存在0.01°误差时,最终的定位误差一般在几千米到十几千米。干扰源未知海拔高引入的误差相对增益测量差一般在500 m以下。当干扰源偏离星下点的时候,无论是增益误差还是波束指向误差对定位误差的影响都会偏大。

一种窄波束天线数引偏差修正方法的分析与应用

针对靶场和航天测控任务中大口径、高频段类型的窄波束天线在数引方式下存在引导偏差大的特点,从误差修正的基本模型和原理出发,分析了目标捕获时偏差修正的必要性,提出了一种通过实时修正设备轴系误差、大气电波折射误差来减小数字引导偏差的方法,并结合测控任务实践给出了捕获偏差修正的时机与场合。经数据对比分析及验证,在俯仰方向上修正后的数字引导偏差由最大0.19°减小至0.05°,大幅提高了窄波束天线在数引方式下的捕获能力,该修正方法可在靶场和航天测控领域推广应用。

基于圆极化漏波阵的罗特曼透镜多波束天线设计

文章提出了一种具有无源波束扫描能力的平面圆极化多波束天线。该天线由基于基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)的漏波天线阵列和罗特曼透镜馈源网络组成。其中漏波天线作为天线辐射体,通过在SIW传输线上加载90°顺序旋转的非谐振辐射缝隙,实现了圆极化的辐射特性。为了实现低成本的波束扫描能力,使用罗特曼透镜作为天线的馈电网络。该天线设计采用双层结构,通用将漏波天线阵列置于罗特曼透镜上层,实现了天线的小型化。经仿真验证,该天线可在9.5 GHz~10.5 GHz的工作频带范围内,实现良好的阻抗匹配及±44°的圆极化波束扫描能力,并且每个波束均可在3 dB波束宽度内实现小于3 dB的轴比。

卫星赋形波束天线优化方法的改进

本文采用了最小ｐ乘法和Ｍｉｎｉｍａｘ法对卫星多波束天线的赋形问题进行了研究，提出了用归一化的功率偏差值作为目标函数，使各点的偏差得以平衡，权值的选取变得十分简单。同时根据上述两种方法的目标函数特点，采用了相应有效的算法。最后用一个偏置抛物面多波束天线对本文改进后的方法进行了验证，并和以前的方法进行了比较。

卫星多波束天线赋形理论的研究

采用最小ｐ乘法优化卫星多波束天线的馈源激励系数，纠正了文献［１］中错误的优化公式，并采用了下降法中的变尺度法进行计算，大大减少了迭代次数．还给出了本天线设计中必不可少的一套通用的坐标变换公式．最后通过一个简单的计算实例进行了验证．

移动通信系统中多波束天线技术指标定义探讨

移动宽带的迅速发展,推动移动通信网络的容量不断提升,多波束天线是一种行之有效的解决方案。本文介绍了几种主要的多波束天线内部结构,结合常规基站天线的技术指标,以双波束天线为例提出了一系列新的技术指标,并结合网络要求和工程实践给出了建议值。

应用于卫星多波束天线的自适应波束形成算法比较

射频干扰会严重影响卫星通信链路性能 ,而自适应调零天线是一种有效的卫星抗干扰措施 .本文对应用于多波束天线的各种自适应波束形成算法进行对比分析 ,理论分析与仿真结果皆表明 ,DMI和RLS算法相对经典的LMS算法而言 ,在收敛速率和输出信噪干扰比上皆有相当的优越性 .

卫星通信多波束天线综述

多波束天线广泛应用于各种卫星通信系统 ,本文综述卫星通信多波束天线的有关问题 ,比较了各种方案的优缺点 。

LCMV方法在卫星多波束天线赋形中的应用

本文提出了用线性约束最小方差 (LCMV)方法对卫星多波束天线进行赋形 .它是通过在保证主瓣电平一定的条件下 ,使天线的辐射功率最小 ,来对卫星天线的方向图赋形 .由于这种方法与目前常用的迭代方法不同 ,它是一种解析法 ,故它在赋形精度、运算效率方面都高于目前这些常用方法 ,同时不会出现不收敛的现象 .最后用两个具有代表性的例子 ,分别对方形区域和中国本土进行赋形 ,证明了LCMV方法的优点 .

双轴定位点波束天线波束指向计算

可移点波束天线是卫星系统对目标定位和跟踪的重要组成部件,该天线依靠双轴定位机构来实现在俯仰和方位两个方向上精确运动和定位。由于天线波束反射中心与定位机构转动中心不重合,双轴定位机构偏转角与波束中心指向角间存在复杂的数学关系。针对点波束天线指向计算问题进行了详细的分析,获得了一种基于单变量非线性方程求根的迭代计算方法,并对算法的正确性进行了仿真计算验证。

一种基于跳波束天线的通信方式及其性能分析

提出了一种新的基于跳波束天线 (BeamHoppingAntennas ,BHA)的通信方式 ,并对其在存在强方向性干扰的情况下的平均信干噪声比 (SINR)性能进行了初步的分析。结果表明 ,相对于传统单波束天线 (SingleBeamAntennas,SBA )的通信方式 ,这种新的BHA通信方式能够有效地改善存在强方向性干扰时的通信质量 ,从而提高系统的性能。

平流层艇载CDMA系统的嵌入式多波束天线方案

该文改进了原先提出的微/宏波束天线覆盖方案,采用更为复杂但更贴近实际的模型,尤其是改进了艇载天线波束方向图和信道干扰的计算方法。该方案应用于平流层通信CDMA系统,通过在宏波束覆盖范围中嵌入微波束,解决平流层通信系统中由于用户分布失衡而引起的热点问题。针对不同的用户分布和热点位置,文中给出了调整微波束实现系统容量最大化的优化方法。仿真结果表明在用户分布失衡、热点位置变化等情况下使用本文的嵌入式波束覆盖方案仍然可以保持高而稳定的系统容量。

小倾角GEO卫星多波束天线覆盖特性优化

从轨道、天线和指向控制角度,对小倾角轨道GEO卫星多波束天线对地覆盖特性进行建模仿真和优化研究。首先对小倾角轨道、天线波束安装与排布、倾斜轨道控制以及波束动态指向等问题进行了理论分析与建模,得到了基于姿态偏置控制的天线动态覆盖计算模型;接着构造了天线覆盖性能的评估指标,并从指向角度建立了覆盖特性优化模型;最后,工程算例仿真表明,通过天线指向优化既可以解决覆盖问题,又能改善对服务区的覆盖特性。研究结果表明,文中建立用于覆盖计算、评估和优化的模型合理正确,可用于天线覆盖仿真。

卫星阵馈反射面多波束天线赋形波束的性能分析

该文主要对赋形波束的性能与波束宽度和波束间隔间的关系进行了一般性的研究。首先提出4个能够描述赋形波束性能好坏的性能指标。然后给出波束赋形问题的数学模型,这个模型建立了赋形波束的性能指标与波束宽度和波束间隔间的关系。接着应用泛函分析理论推导了波束赋形问题的一般解,同时通过对这个一般解的讨论,从信号与系统的角度阐明了波束赋形的机理。最后通过一个实际的例子分析了波束赋形的两个参数波束宽度和波束间隔与性能指标之间的变化关系,并提出了选择最佳波束宽度和波束间隔的简易方法。

余割波束天线检测方法的研究

对余割波束天线的检测方法进行了较深入的探讨。坐标测量采用由电子经纬仪构成的工业测量系统 ,其测量速度快、精度高 ,坐标测量精度在± 0 .0 5 0 mm左右。数据处理采用公共点近似恢复天线的设计坐标系 ,在设计数据中通过独特的内插方法查找出测量点对应的理论值 ,求出了天线的面形误差 ,解决了无需天线解析方程的最佳拟合计算问题。根据实测结果和三坐标机检测结果的对比 。

星载多波束天线通道误差特性分析及校准

针对星载多波束天线幅相误差对天线性能影响较大的问题,通过对多波束发射天线的射频通道在不同温度下的幅相特性进行试验测定,得到了通道幅相特性与温度的对应关系,发现不同通道的幅相特性与通道温度的关系曲线在给定温度区间内基本呈线性关系,且斜率基本一致,从而确定了对不同通道的幅相特性进行固定值补偿的校准策略.通过固定值补偿后,各通道的幅相特性曲线基本重合,从而消除了通道间幅相误差.进一步给出了提升温度一致性的措施,并设计了多波束发射天线的校准原理框图和校准流程图.结果表明:新的星载多波束天线幅相误差校准方法是有效的.

用菲涅尔区聚焦多波束天线实现来波方向估计

菲涅尔区相位修正平板聚焦结构有着一些新的特点，从而可作为聚焦元件构成多波束天线［３］。该文在基于菲涅尔区相位修正平板结构的多波束天线模型下，利用多信号分类（ＭＵＳＩＣ）算法实现了对一维平面内来波方向的估计。通过计算机模拟及对模拟结果的讨论，比较了分别采用噪声子空间和信号子空间进行来波方向估计时的结果。

基于极小极大值算法的多波束天线优化设计

为了以多个性能近似一致的点波束覆盖服务区,提出了一种新型赋形多波束天线设计方法。优化过程中将天线口径投影面内的相位分布和各个馈源的位置作为优化变量,然后以不同位置波束的增益和旁瓣作为目标函数,最后利用极小极大值算法获得高增益低旁瓣多波束覆盖。数值仿真结果表明了优化设计的有效性,解决了传统标准单口径单馈源多波束天线旁瓣电平高、波束交叠增益低的问题。