非均匀天线组阵中引入对角加载的合成算法

针对非均匀天线组阵中常用的SUMPLE与PMFM(Proposed Matrix-Free Method)算法合成性能较差的问题,分别在SUMPLE与PMFM算法模型中引入对角加载技术,提出了一种新的信号合成算法.该算法利用权值幅度估计各路噪声功率,并对角加载到权值迭代算法中以得到准最优复权值向量.理论分析与数值仿真均表明,在不明显增加计算量的基础上,新算法在非均匀组阵中的合成损失明显低于SUMPLE与PMFM算法,同时新算法的收敛速度也与各自模型算法相当,因此更加适用于实际组阵系统,具有重要的工程应用价值.     

非均匀组阵中基于互相关矩阵信息挖掘合成算法

针对天线组阵中常用的合成算法在非均匀组阵下合成性能较差的问题,提出了一种基于互相关矩阵信息挖掘的合成算法。该算法根据最优权值幅度与各路噪声功率之间的关系,并结合利用互相关矩阵交替迭代估计合成权值与噪声协方差矩阵,得到最佳复权值向量。理论推导与仿真结果均表明,该算法近似等价为基于MSNR准则的Eigen算法,在非均匀组阵中的合成权值幅度接近于理论值,合成损失明显低于现有算法,而且收敛速度、运算量与现有文献算法相当,在异构/异地组阵中具有重要的工程应用价值。     

相关信噪比对天线组阵相位估计性能的影响

传统天线组阵理论为了简化分析，均假设反正切相位鉴别器是一种最大似然估计器，其估计方差能够达到克拉美-罗下界。然而当相关信噪比在中等值以下时，这一假设条件不再适用。为此，分析了相关信噪比对相位估计性能的影响。针对传统天线组阵合成性能分析方法在描述低相关信噪比条件下相位估计性能方面存在的问题，通过引入修正因子，得到了相位估计方差的理论公式，实现了对低相关信噪比条件下相位估计性能的准确描述。     

相关噪声条件下SUMPLE算法权值估计方法

天线组阵技术是提高深空探测微弱信号信噪比的有效方法。随着大规模天线组阵中单个天线接收信号信噪比的降低,来自背景天体的相关噪声的影响不容忽视。针对相关噪声对天线组阵SUMPLE算法权值估计的影响进行了分析,给出了一种基于频域的抑制相关噪声影响的处理方法。计算机仿真结果表明:在相关噪声背景下,该方法能有效地提高SUMPLE算法权值相位的估计精度,抑制相关噪声的干扰。     

天线组阵中基于SUMPLE的联合信号检测

针对低信噪比下天线组阵信号的检测问题,本文提出了一种基于SUMPLE合成的联合检测算法。传统信号检测算法在低信噪比下的检测效率很低,并且难以直接应用于多天线组阵系统。本算法综合利用SUMPLE合成时权值收敛特性以及各路信号之间强相关性,对信号存在性进行检测。理论分析和仿真结果表明,该算法具有适用于多天线组阵系统以及检测概率高的优势。并且在接收信号信噪比低至-12dB时,算法仍然有80%以上的检测概率,提高了传统多天线组阵信号检测的性能。      

天线上行组阵空间功率合成性能初步分析

天线上行组阵是空间功率合成技术中的重要应用之一,将极大提高天线远场EIRP值。重点对上行组阵中空间功率合成的性能进行理论分析和仿真验证。首先介绍了空间功率合成的基本概念、方法原理、主要优点;然后对天线上行组阵空间功率合成的理论进行了公式推导,并从天线远场方向图的角度进行了简要分析;最后通过Matlab软件对天线上行组阵空间功率合成性能进行了仿真,通过改变阵元个数或者调整天线间相位差,观察干涉条纹变化,可实现合成功率改变。仿真在理论上验证了天线上行组阵实现空间功率合成的可行性。     

深空网上行发射天线组阵技术分析

上行发射组阵可为航天任务提供高效费比服务,并且具有灵活、可靠、规模可辨以及可扩展等优点.给出了上行发射阵列的系统概念与设计,讨论了其中的关键技术,提出了未来的发展方向与建议.     

深空测控网的大口径天线与天线组阵

介绍了国外深空测控网的大口径天线和天线组阵技术和特点，分析了未来深空测控网发展中大口径天线与中小口径天线组阵的关系。     

采用天线组阵辅助的连线干涉测量载波相位解模糊

针对航天器初始轨道精度无法满足连线干涉测量（CEI）载波相位解模糊需求的问题,提出了一种采用短基线天线阵辅助的解模糊方法。从理论上分析了载波相位模糊产生的原因以及不同方向角、不同基线长度条件下解模糊对轨道预报精度的最低要求,对具有代表性的1 km短基线天线阵在主站测距加两基线方向角（Rlm）体制下的定位精度进行了仿真,结果表明,方向角越大,该方法的无模糊基线长度扩展能力越强。最后给出了达到最优测角精度的基线长度设置和解模糊流程。     

异地天线组阵相关处理技术研究

深空探测的发展对信噪比的要求越来越高,异地天线组阵利用现有天线设施合成信号,显著提高信号SNR。针对异地天线组阵基线长、钟差大和信号到达时间不一致等特点对异地天线组阵信号合成效率的影响,结合现有集群结构的性能,给出天线组阵信号合成并行算法与Sumple算法相结合的处理方案,并在计算仿真中心上实现4路组阵信号全频谱合成,理论上有6 dB的增益。     

基于最小二乘的天线组阵合成权值及信噪比盲估计

针对天线组阵中的合成权值估计问题,提出了一种基于最小二乘的权值盲估计及多路信号盲信噪比估计算法.该算法利用多路信号间的协方差矩阵,分别构建关于信道幅度增益与相位旋转因子的超定方程组,最终通过最小二乘方法完成权值及信噪比的估计.仿真结果表明,该算法的权值估计性能在低信噪比条件下比EIGEN算法有明显改善;同时较现有基于矩...     

长基线天线组阵及其在深空遥测中的应用

天线组阵技术可以提高接收深空探测器微弱信号的链路余量。文中针对具有较低码速率的遥测信号进行了长基线信号合成实验,结合遥测信号基带信号处理软件平台对实验结果进行分析。同时研究了全频谱合成、基带合成和符号流合成三种基本信号合成技术的信号处理和技术要求;并利用我国甚长基线干涉测量网(CVN)接收和处理嫦娥二号卫星的遥测信号,探讨了这三种天线组阵信号合成技术的性能。结果表明:如果消除1比特量化的影响,由符号信噪比估计得到的信号合成效率均可在90%以上。这充分验证了长基线天线组阵技术的可行性,也为将来更远距离的深空通信提供了一种有效的途径。     

一种新的天线阵列位置误差校正算法

天线阵元的位置误差会影响天线阵元所接收到信号的相位.基于特征值分解的波达方向算法对信号的相位误差非常敏感,因此有必要对阵元的位置误差所带来的接收信号相位误差进行校正.提出了一种基于噪声子空间的最优化算法能有效的校正直线阵列的位置误差.与原方法相比,该算法的优化参数仅为原来的一半,提高了梯度优化算法的收敛速度.数值计算结果表明该算法是有效的.     

深空天线组阵相关合成算法的Simulink仿真与分析

为对深空网天线组阵中几种相关合成算法进行分析比较,构建了一种新的Simulink仿真模型。将其应用于某测控站天线组阵试验数据,验证了模型的可行性。在此仿真模型下,对Simple、Sumple和Matrix-free 算法进行了频标同源/频标不同源、弱信号/强信号、2/3/6个天线等组阵情况下的仿真分析。三种算法在频标同源情况下的合成效率均优于不同源的情况;强信号组阵情况下,三种算法的信噪比合成性能基本相当;Simple算法在6天线情况下,信噪比合成性能下降;Sumple算法在组阵的天线数目很少时,合成信噪比较低且不稳定,在天线数目较多时性能良好;Matrix-free算法性能稳健,合成效率始终大于95%。该Simulink仿真模型对于进行天线组阵信号相关算法的分析具有一定的价值。     

基于Quinn算法和相位差法的正弦波频率估计综合算法

Quinn算法是正弦波频率估计中应用广泛、计算量小且稳定性较好的算法,但是在低信噪比时当信号频率靠近离散傅立叶变换(DFT)的量化频率时,Quinn算法估计误差较大;而改变窗长相位差法在这种情况下具有较高的估计精度,但当信号频率位于两相邻离散傅立叶变换(DFT)的量化频率中心区域时,其估计误差很大.根据这两者特点,本文提出了一种基于Quinn算法和改进的改变窗长相位差法的正弦波频率估计综合算法,给出理论计算过程及相关误差公式.计算机蒙特卡罗模拟仿真实验和性能分析表明了本文算法在计算量增加不大的情况下,在设定频率范围内能够提高频率估计的精确度和稳定性,其均方误差接近克拉美罗限且具有较低信噪比门限,整体估计性能优于Quinn算法和改变窗长相位差法,具有工程实用价值.     

基于不均匀超介质的宽带高增益天线研究

提出了一种由双层不均匀频率选择性表面(FSS)结构组成的领结型高增益天线,对其进行了仿真分析。结果显示该天线在不加外匹配网络情况下,|S11|≤–6 dB的阻抗带宽可达到72%,同时有很好的辐射方向图。与均匀频率选择性表面组成的天线相比较,该不均匀性天线带宽为均匀频率选择性表面组成的天线的1.5倍,并且仍然保持低轮廓。这种特性适用于点对点弱信号通信。