锚泊状态下船载测控系统对塔相位标校研究

航天器海上测量船是搭载着船载测控系统的海上平台,主要完成对目标的海上测控任务。测量船在新建之时或大修之后均要对搭载的测控系统进行标校,主要是进行海上合作目标校飞。海上校飞过程中锚泊状态下天线对塔相位标校必不可少,对此进行研究有助于提高锚泊状态下对塔相位标校过程的认识,提升船载测控系统的标校精度。研究过程首先分析了我国测量船所采用的差模双通道单脉冲雷达的跟踪原理和天线对塔校相原理,然后再结合锚泊状态下大型海上测量船的运动规律,建立了船体运动对锚泊状态下对塔校相精度影响的数学模型,最后在远场条件下对数学模型进行了的仿真,分析了测量船锚泊时不同运动模式对相位标校的影响,并进一步给出了锚泊状态下船载测控天线对塔校相的建议。     

船载C+S频段共面单脉冲天线设计与应用

航天测量船在执行海上测控任务时,主要跟踪目标为C频段和S频段的航天器。受甲板面积限制,测量船无法在甲板上安装多套不同频段的天线,设计C＋S双频段共用天馈系统就显得尤为必要;在C+S频段天馈系统的硬件选择上,C频段初级辐射器采用单喇叭方式,利用TE01模、TE21模、TM01模3个差模对目标实施跟踪;S频段初级辐射器采用四喇叭方式,利用四喇叭的信号合成对目标实施跟踪;设计C+S双频段天馈系统时采用计算机辅助技术,确定了天线反射面和馈源喇叭的形式及相对关系尺寸;并通过仿真计算出天馈系统的增益、副瓣电平、差波瓣零深、差斜率等方向图关键指标均满足设计要求,达到了双频段天线的小型化和合建的目的,满足航天测量船船载设备的使用要求。     

船载单脉冲雷达快速标校系统设计与实现

当前船载单脉冲雷达幅相一致性标定方法受各类条件的限制,不具备快速标校的特性,一旦设备出现故障或系统更换备件时难以满足系统标校的需求。针对此问题在介绍船载单脉冲雷达幅相一致性标定原理的基础上对传统标校方法进行了分析。基于多模自跟踪体制,建立了天线偏离角与角误差信号关系的数学模型,通过获取目标相对天线角度变化值以及角误差电压变化值,提出了一种幅相一致性快速标定的新方法,并研制了快速标校软件,对设备进行多次标定试验,结果表明标校过程快速简便,满足精度指标,对提高幅相标定效率、克服标定环境局限性等具有重要的现实意义。     

车载测控系统标校过程中校相新方法研究

为提高车载测控设备展开和撤收的速度,增强车载设备的机动性能,提出利用偏馈进行校相的方法;该方法简化了车载测控系统的体系结构,校相过程中不需要联试应答机和标校塔的配合,利用偏馈代替联试应答机发射下行信号作为校准源,调整跟踪和/差通道间的相移,使得基带接收解调出的误差电压能准确反映目标的位置;试验结果表明,偏馈校相的相移结果一致性和稳定性较好,精度满足系统的指标要求,且与传统校相的相移结果基本一致;偏馈校相方法可以在车载测控系统中推广使用。     

地理位置对卫通天线跟踪的影响

根据某型船载卫通站在B极化跟踪问题中的实践经验,分析归纳出地理位置对卫通天线的和差通道极化状态造成的影响,从而造成跟踪失败的原因,并给出解决方法。随着地理位置的变化,不同极化状态的和差信号的初始相位差△Φ会发生改变,导致跟踪接收机的交叉耦合特性发生改变,天线无法进行自跟踪。对于移动地球站而言,保证跟踪信号和差通道的极化状态一致是十分必要的。针对A、B极化2种不同的通信模式,提出一种简单的跟踪接收机校相方式。     

双通道接收机校正系统的设计与实现

本文针对双通道接收机各通道的幅相不一致问题,提出了一种基于DSP的数字校正方案.文中讨论了双通道校正系统的硬件设计和实现,并基于硬件平台,用FIR数字滤波器来校正各通道间的幅度和相位差异,达到各通道的幅相一致.     

S/X/Ka频段卫星地面站无人机测试标校设计

利用测试标校设备对卫星地面站系统进行校准维护,是卫星地面站建设和运行过程中的重要环节;标校设备能够消除地面站在使用过程中产生的系统误差,但是传统固定标校塔不能满足Ka频段的远场使用条件,因此采用无人机平台取代固定标校塔能够同时满足S/X/Ka三频段地面站使用需求,提高了标校设备使用的机动性和灵活性,降低了建设成本;通过对无人机使用的法律法规研究,对系统重要性能指标论证,设计了三频段测控数传一体地面站无人机测试标校系统,采用Ⅱ类无人机平台,搭载有效载荷标校源、天线、远控模块,通过地面与机载通信链路进行信号通断、极化切换等控制,经实际应用满足了S/X/Ka频段卫星地面站建设工程上的应用。     

单脉冲跟踪接收机的校准与跟踪

分析了可搬移站单脉冲跟踪接收机标校的工作过程，介绍了无标校信号时跟踪接收机自校的实现方法。达到了延长外部标校的时间间隔的目的，提高了系统的跟踪精度。描述了跟踪接收机由程控跟踪捕获卫星的方法，介绍了由AGC电压的门限值判断转自跟踪的过程。根据和差波束的幅度差值，提出了一种解决旁瓣跟踪的途径。     

基于FFT和相干累积的DS/FH测控信号捕获算法

对于某种相干跳频和直接序列扩频结合的抗干扰测控信号,捕获时存在码相位快速搜索和大时差大多普勒条件下相干累积的问题。本文采用基于FFT并行相关的分段码相关算法,实现积分时长为单个跳频段的快速码相位滑动相关;采用相位补偿算法,补偿各个跳频段间因时间差、跳频频率和多普勒导致的相位差,实现了较大多普勒频偏条件下跳频段之间的相干累加。分析了相位补偿算法的累积损耗和时间复杂度,仿真试验证实了检测性能。与非相干累加相比,本算法消除了大时差大多普勒条件对信号长时间相干累积的影响,在某信号体制下检测性能提升9dB左右,代价是算法复杂度随捕获时间分辨率的增加而线性增加。     

均匀圆阵下微波光子鉴相相关干涉仪测向算法

为实现高频段微波信号的精确测向,提出了一种基于微波光子鉴相器的均匀圆阵相关干涉仪测向算法。为克服传统的电域鉴相器工作频段低、带宽窄的缺点,利用微波光子技术高频段、大带宽、低损耗和抗电磁干扰的优点,基于双偏振调制器设计一种微波光子鉴相器,利用光干涉将相位差信息映射为光信号功率,通过测量功率计算出相位差。该微波光子鉴相器精度高,能实现±180°的相位差测定,鉴相精度为±2°。利用余弦函数克服了传统相关干涉仪存在的相位模糊问题。同时,为确保算法的实时性,测向算法需选取适当的步进角度。为克服步进角度引入的测向误差,利用二维抛物面进行拟合插值运算,从而提高算法的精确度。最后,通过仿真验证了微波光子鉴相器和相关干涉仪测向算法的有效性。     

零相差跟踪控制器增益特性处理技术

零相差跟踪控制系统增益误差随频率升高而增大, 同时零相差跟踪控制器对高频噪声有放大作用. 为了解决以上问题, 本文研究了一种对零相差跟踪控制器增益特性的处理方法. 采用了求解优化问题的思想, 通过对优化目标函数及约束条件的设置, 使设计得到的补偿器具有低频段增益误差补偿, 高频段增益衰减的性能. 文中详细介绍了补偿器的设计过程, 理论推导了参数计算公式. 比较仿真结果表明, 所设计的补偿器有效地提高了轨迹跟踪精度, 减小了控制器输出噪声含量, 有利于提高运动平稳性, 对工程实践具有参考价值.     

单脉冲雷达合并通道定向接收机建模

对一种在单脉冲雷达中采用的以调相信号的频率压缩和合并通道中压缩信号的限幅为基础的通道合并定向接收机(角度鉴别器)进行了分析，建立了这种定向接收机在三通道幅相特性不平衡时的仿真用模型，应用这一模型可以分析接收机非线性、通道间耦合、和差通道幅相特性的不平衡等对单脉冲雷达定向特性的影响。     

毫米波接收前端的相位校准技术分析

针对毫米波段全温范围内的稳定自动跟踪技术,论述了毫米波接收前端的相位校准设计的需求,建立了设计模型框图,分析了系统中和、差通道相位变化对系统工作的影响,突破了传统的设计思想,利用材料热胀冷缩物理特征造成的同轴电缆相位变化进行相位补偿,给出了相位校准、补偿设计的公式,描述了相位校准的新方法,总结了技术改进的优点。     

改进相位差测量在感应加热电源频率跟踪中的应用

在感应加热电源的频率跟踪环节中,需要对负载电压和电流信号相位差进行测量.由于待测负载信号存在波形畸变,使得常用的过零比较法在实现时存在一定误差.为了解决这一问题,提出一种改进的相位差测量方法.利用dsPIC的输入捕捉模块测量负载信号的周期,配合快速傅里叶变换得到负载电压和电流信号相位差,然后对测得的相位差进行修正和补偿,最终实现系统频率跟踪功能.实验结果表明,该方法可以使逆变电路输出较为准确地跟踪负载固有谐振频率的变化,提高了系统的工作性能,较好地达到系统频率跟踪的要求,在实际设计中有一定的应用价值.     

基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法

针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。     

雷达低仰角偏轴跟踪测量偏差补偿算法的改进研究

由于多径回波信号的干扰,严重影响了单脉冲测角体制雷达对低仰角目标俯仰角的测量,并使其对低仰角目标俯仰角的闭环跟踪测量实现极为困难;通过对多路径反射环境模型分析,同时考虑镜面反射和漫反射的干扰,得出了单脉冲雷达低仰角跟踪时俯仰角测量误差的产生原因,用传统的多目标分辨算法(C~2算法)弥补偏差补偿算法在目标飞行高度很低(5 m以下)时和距离近时补偿效果较差的不足;在给定的测量环境下对不同高度目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明两种算法结合使用,可较大地提高低仰角目标偏轴跟踪俯仰角的测量精度。     

A compact substrate‐integrated‐waveguide monopulse slot antenna array with TE20 mode

A compact substrate‐integrated‐waveguide (SIW) monopulse slot antenna array with T_E20 mode is proposed, manufactured, and tested in this communication. The TE₂₀ mode electric field distribution is used in this antenna design. The phase difference required by the monopulse system is constructed by changing the orientation of the end of the top microstrip feed line. The microstrip line implements not only the feed function, but also the function of a monopulse comparator. The design greatly reduces the size of the monopulse comparator and the feed network, and improves the aperture efficiency of the antenna. Our measurement shows that the operating frequency of the antenna is 10.4 GHz, and the maximum gain of the sum beam is 13.7 dBi, and the difference beam null depth is ?26 dB. The antenna has the advantages of simple structure, small size, and easy integration of planar circuits. This proposed idea can open new ways for monopulse antenna design.     

DSPIC30F4011的模拟光伏并网发电系统

为了满足模拟光伏并网对于频率相位相同的基本要求,且具有最大功率点跟踪(MPPT)和欠压过流保护功能,设计了以DSPIC30 F4011为核心的控制系统,结合简单的模拟电路和数字电路实现了太阳能电池的最大功率点、频率及相位的跟踪.逆变器采用SPWM控制方式,将直流电逆变为标准单相正弦波交流电.研究结果表明,该系统具有效率高、总谐波失真低、跟踪性能优异和保护完善的特点.