高空平台站空地链路信道建模与QualNet仿真

高空平台站通信是实现中继通信的重要手段,其受大气效应及多径效应制约严重,但网络仿真器中缺少针对高空平台通信系统的准确信道模型,无法进行有效的仿真分析。为此,从分析ITUR模型与Ricean模型出发,在此基础上改进QualNet仿真器内置的信道模型,使之基本实现对真实空地链路信道的近似模拟,将该信道模型应用于网络仿真中,并分析信道特性对空地链路性能的影响。最后,搭建了基于QualNet的半实物仿真平台,进一步增强了空地链路仿真的准确性和合理性。该信道模型及仿真平台对高空平台站通信系统的参数设计、性能分析具有重要意义。

基于1—10GHz空地链路信号的雨强监测方法可行性研究

空地链路上的微波信号受降雨影响,会产生功率衰减和去极化效应.基于这些物理特性,本文提出利用1—10 GHz空地链路信号的降雨干扰项获取雨强的方法,并开展了相关理论研究.根据空地链路信号与雨滴复杂的相互作用,研究了空地链路信号频率为1—10 GHz时,雨强(rain rate,R)对衰减(attenuation,A)和交叉极化分辨率(cross-polarization discrimination,XPD)的影响,分别建立了A-R和XPD-R关系模型.通过数值模拟,分别分析了利用上述两个关系模型估测雨强的可行性,并系统研究了不同频率、极化方式和仰角条件下的适用性.研究结果表明,对于水平极化或圆极化,且频率较高的空地链路信号,利用A-R关系反演强降雨具有理论上的可行性;对于不同频率和极化方式的信号,XPD-R关系模型都可以用于反演雨强,并且对于1—50 mm·h-1范围内的雨强,XPD较为敏感;不同仰角条件下,A-R和XPD-R模型都适用.在4—10 GHz时,本文的XPD-R模型和国际电信联盟ITU-R中XPD预测模型的结果非常接近.所得出的结论对于下一步开展相关的验证实验,拓展卫星系统的气象应用,实时估测降雨强度,实现全球降雨观测具有重要的参考价值.

在轨运行热环境下的天线镜面热变形对空地激光通信链路的影响

针对光学天线镜面热变形对空地激光通信链路性能产生影响的问题进行了理论和仿真分析。采用ANSYS有限元分析软件仿真得到的结果表明:低轨卫星在轨运行热环境条件下,采用潜望式结构且暴露在卫星舱外的光学天线反射镜镜面热变形将导致天线镜面法向偏转,其偏转量在不能释放热应力条件下可达几十μrad量级,经其传输的光束将产生较大的指向偏差;对所提出的释放热应力效果较好的天线镜体安装方式进行的相应分析表明:镜面变形受到镜体固定方式的影响非常大,在一定的参数条件下,和压板法固定方式相比较,压圈固定方式受到热变形影响形成的法向角度偏转较小。

影响空地激光通信链路通信时段选择方案的背景光及大气湍流效应因素

对空地激光通信链路通信时段选择与背景光、大气湍流效应的关系进行了理论分析、仿真及实验研究 ,指出了空地激光通信链路通信时段选择方案一般应遵循的原则 :1)由于夜晚时段大气湍流强度较弱 ,空地激光通信可多选择夜晚时段 ;2 )晴天天气条件下 ,空地激光通信应避免在太阳光强烈的中午时段建立通信 ,建议多使用清晨和下午时段 3 )阴天天气条件下 ,背景光和大气湍流效应对空地激光通信链路的影响较小 ,因此只要链路通信光能量能满足链路功率分配指标要求 。

镜面热变形对空地激光通信链路性能的影响

低轨卫星在轨运行热环境条件下,不能有效释放热应力的反射镜面将产生热变形,镜面法向偏转可达百μrad量级;经其反射的光束将产生较大的指向偏差,严重影响空地激光通信链路的系统性能。对空地激光通信星上端机目前常用的压板法镜体固定方式进行的分析表明:镜体释放热应力后的法向角度偏差可减小近3个数量级,对由于热变形带来的光束指向偏差能进行很好地抑制,减轻对系统性能的影响。

利用分集技术改善空地通信链路抗衰落性能

结合空地通信系统的设计,简要分析了空地通信链路的特性,介绍了用分集技术改善空地通信链路抗衰落能力的方法。

影响星载光学镜面热变形的部分因素分析

在轨运行热环境条件下,星载激光通信端机光学天线镜面热变形将对空地激光通信链路性能产生严重影响。采用有限元分析法对不同固定方式下镜面热变形进行分析,结果表明:镜体释放热应力前后的法向角度偏差可达近3个数量级;在合理采用压板固定方式后,镜面法向偏转角度在10?7弧度量级。对采用潜望式结构的空地激光通信链路星上端机天线系统,压板固定法是适合其工作方式可选用的较优的反射镜镜体固定选择方案。