Ka频段全机动综合测控系统无人机标校设计与应用

任务前的系统标校和跟踪验证是Ka频段全机动综合测控系统需要完成的重要工作。Ka频段全机动综合测控系统机动性强,同时支持陆地机动测控和海上测控需求。系统布站位置灵活,布站地无标校塔,无法采用传统固定标校塔方法进行系统标校和跟踪验证。无人机平台机动灵活,搭载Ka频段信标机和校零变频器设备后,不仅可用于完成Ka频段全机动综合测控系统静态情况下的校相、距离校零和跟踪验证工作,还可满足系统机动测控情况下的跟踪验证需求。本文设计了无人机测试标校系统,满足Ka频段全机动综合测控系统在任意布站位置展开标校和跟踪验证工作,并进行了机动情况下的测控跟踪验证。经实测,“动中测”的测量精度满足要求,为机动型测控系统提供了一种新的跟踪验证手段,具有良好的应用前景。

Ka频段混沌扩频测控系统的设想

提出一种Ka频段混沌扩频测控系统,分析了它在抗截获、抗干扰和抗摧毁方面的优点,给出了混沌直扩和跳扩的方案设想,可以用它构成一种军用测控系统;也可将截短、二值化的混沌序列直接替代现在扩频测控系统的PN码而增加一种新的混沌抗干扰工作模式,将它应用于遥控系统,可以获得较好的保密、安全性。

发展Ka频段测控通信系统的思考

探讨Ka频段测控系统的发展需要与可能,介绍了国外发展情况,分析论证了它的特点和主要技术问题,指出了它在高速数传、抗干扰、提高作用距离和测量精度、减小"黑障"影响、兼容Ka频段卫通等方面的优点,提出了建设Ka频段测控通信系统的建议。

Ka频段宽带测控通信与抗干扰技术探讨

介绍了建设Ka频段飞行器测控通信网的需求以及国内外发展情况,对宽带测控通信传输的抗干扰方法和技术研究方向进行了讨论。

S/Ka频段测控通信系统设计及关键技术分析

分析了S/Ka频段测控通信系统的组成、运行模式、天/地基测控体制兼容性设计,讨论了窄波束天线的角捕获与跟踪、Ka频段信道及功放、高速调制解调、跳/扩频测控等关键技术,并给出了解决措施。分析计算和实物测试的结果证明系统设计方案有效可行。

一种Ka频段多波束天线设计研究

针对临近空间飞行器测控的需求,提出了一种Ka频段多波束天线。分析了天线的实现形式,讨论了偏馈馈源位置与覆盖区域的关系、焦径比对偏馈波束性能的影响以及副面大小对偏馈波束性能的影响。从中总结了规律,对天线的优化设计有一定的指导意义。

一种Ka频段多波束天线的工程实现

针对近空间飞行器测控的需求,设计了一种Ka频段的宽角覆盖多波束天线。采用方喇叭作为馈源,通过馈源的横向偏焦,实现反射面天线的宽角覆盖;最后,仿真并研制了原理样机,进行了测试。测试结果表明,该多波束天线覆盖了±1.5°以上的空域,且在覆盖区内的增益差小于1.8 dB,实现了对探测空域的宽角高增益覆盖。样机的研制成功为后续的工程优化提供了重要的设计参考。

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析。计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步骤,并进行了Ka频段天线快速校相、电轴一致性测试试验,每次相位标校得出的交叉耦合和灵敏度系数指标均满足天线对无人机信标的闭环自跟踪要求。结果表明,基于无人机平台的大口径测控天线相位校准方法能够为Ka频段测控设备标校提供一种新的手段,具有良好的工程应用前景。

Ka频段飞行器测控与通信系统设计

传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、占用频带窄的特点限制,无法满足现代及未来飞行器测控与通信系统对于高速数传、通信带宽、安装空间、克服"黑障"及抗干扰性等方面日益增长的需求,提出一种Ka频段直接序列扩频体制的飞行器测控与通信系统以解决上述问题;利用Ka频段频带宽、空间选择性好、减小"黑障"影响等特点,同时采用直接序列扩频通信体制实现遥测、外测和遥控等不同功能点频统一和信道统一,简化系统结构、减小设备体积;介绍了系统架构及主要设备组成,阐述了基带数据综合设备、Ka频段一体化终端设备等单机的详细设计及天线的选择,并给出了地面测试系统方案;该系统具备体积小、频带宽、扩展性好等特点,可满足未来飞行器测控与通信系统的设计与应用需求。

紧凑型Ka频段TE21模圆极化合成网络研究设计

针对深空测控系统的馈源整体制冷应用背景,为满足其小型化、轻量化结构要求,基于TE21模跟踪器差模耦合理论和3d B定向耦合器圆极化合成原理,在传统Ka频段波导差模圆极化合成网络基础上,结合空气带状线差模圆极化合成网络的分层设计思路,通过理论计算和采用HFSS高频电磁仿真软件计算的方法,设计了一种Ka频段紧凑型波导TE21模圆极化合成网络。其结构尺寸为馈源直径60mm,馈源长度250mm,较传统网络分别缩减60%和38%。常温和超低温环境中测试结果为电压驻波比小于1.5,端口隔离度大于19d B,差模方向图零深大于35d B,新的紧凑型馈源网络适应超低温工作环境。

临近空间飞行器测控与信息传输系统频段选择

临近空间飞行器是高性能信息化武器平台,测控(TT&C)与信息传输系统是其信息保障的核心,而选择合理、可行的频段是展开系统设计的前提和基础。频段选择影响到整个技术方案的制定,是一个需综合考虑、影响深远并具有战略意义的关键问题,从国际电联(ITU)国际标准、高速数传、接收信噪比(SNR)、"三抗"、超视距中继、黑障、雨衰以及设备研制成熟度8个方面全面、细致论证了近空间平台测控系统的频段选择问题,最终得出在视距链路中以Ka频段为宜,在超视距链路中以Ku/Ka双频段为宜的结论。

馈源整体制冷技术在深空测控系统中的应用

深空探测器通信距离遥远,其返回信号微弱,因此要求接收天线具备尽量高的品质因数(G/T)。下行链路设备工作在低温环境中,有利于降低噪声温度,提高系统G/T值。针对35 m深空测控天线,首先分析了Ka频段天线增益、外部和内部噪声;在此基础上提出了Ka频段馈源整体制冷方案,并对馈源不制冷和馈源整体制冷两种方案进行了比对分析;最后总结了超低温馈源设计和制造关键技术。馈源整体制冷系统噪声温度测试结果小于45 K。分析表明采用馈源整体制冷方案能够提升系统G/T值1.03dB,35 m深空测控天线Ka频段接收能力提高约21%。

一种窄波束信号的快速捕获方法

为了适应飞行器不断提高的作用距离和越来越大的动态,采用Ka频段进行飞行器测控是未来的发展方向,但是Ka频段在提供增益的同时增加了信号的捕获难度。针对Ka频段天线波束窄和目标动态大的问题,设计出了一种空间信号快速搜索方法和低信噪比下信号多普勒频率捕获方法。给出了空间目标搜索和多普勒频率捕获的理论分析,并进行了模型仿真。仿真结果表明该方法可以在Eb/N0=0 dB时完成空间目标搜索和多普勒频率快速捕获。