机载天线方向图外场测试技术研究

机载天线装机后,受到机身和机翼的遮挡影响以及载机平台的耦合和散射作用,实际覆盖范围会发生变化,从而引起天线方向图的畸变,使得天线的性能偏离预期效果。在暗室内进行整机天线方向图测量不仅要求暗室静区尺寸足够大,而且对暗室低频性能的要求也很高,因此,室外露天测量是一种可替代的方法。设计了装机天线外场环境测试平台,提出了一种装机天线外场天线方向图校准方法,能够对外场装机天线不同频点的方向图等参数进行测试和校准。外场试验结果验证了所提方法的有效性。     

射频识别系统通信链路仿真与测试

自由空间下射频识别系统天线通常等效为戴维南等效电路模型,缺少对环境因素和标签电路中寄生元件的考虑。基于射频识别系统基本原理和天线散射理论,提出了一种改进的真实环境下的超高频射频识别系统二端口网络链路模型。建立了基于虚拟仪器技术的射频识别系统天线链路仿真和测试系统。通过仿真实验,得出了真实环境下的标签吸收功率和通信误码率,验证了环境因素对射频识别系统性能的影响。     

一种外场天线测试转台设计

为了满足天线在野外的测试需要,提出了一种外场天线测试转台的结构设计;该转台采用蜗轮蜗杆传动方式,可实现天线的俯仰和方位运动;文中对转台的组成进行了描述,并针对俯仰部件和方位部件的结构设计分别进行了详细说明,同时分析了转台的受力情况,对驱动力矩和惯量匹配进行了校核计算,从理论上分析了传动精度和测角精度;实际测试表明,该转台结构设计完全达到技术指标要求,能够满足天线外场测试的需要。     

射频仿真系统空域特性对导引头测角的影响

导引头性能测试中,射频仿真的关键在于天线阵列辐射被试设备所需的目标回波,但天线三元组阵列的辐射特性即射频仿真系统的空域特性与导引头真实回波之间存在差异,并且难以解析表达,使得导引头测角误差的量化分析比较困难.针对上述问题,采用天线阵列电磁建模结合雷达导引头数学建模的方法,得到系统空域特性,计算其在不同目标位置引起的导引头测角误差.结果表明:射频仿真系统的空域特性会影响导引头的测角灵敏度和测角精度,而建立的模型能准确量化误差,便于修正三元组幅度控制指令以补偿测角误差,提高导引头接收信号角位置精度,增强导引头性能测试的可靠性.     

远场机载天线方向图自动化测量

机载天线方向图测量,是天线装机后性能检查的重要依据.基于其测量原理,对远场机载天线方向图自动测量系统的硬件系统、软件设计、连接协议作了说明;采用VC++,编制系统控制分析软件,对远程控制,数据采集、处理及功能的程序设计进行了详细描述,软件界面简洁,人机互动好,具有实时监测功能.通过试验验证及分析,天线方向图自动测量相对于人工测量模式,其精度和效率大幅提高,突出了测量领域自动化发展的必然趋势.     

空域自适应抗干扰在数据链通信中的应用

针对战场复杂电磁环境下数据链系统容易受到干扰导致通信互联互通能力下降的问题,提出了一种将智能天线阵空域陷波技术和数据链相对定位技术综合应用的抗干扰方法,来辅助提升系统的通信抗干扰能力。该方法通过数据链相对定位获取期望信号的来波方向,并对多天线阵列进行辐射方向图自主重构,实现在通信信号方向保持增益恒定且在干扰信号方向形成零陷的目标,达到干扰信号抑制的目的。在实验室环境下基于软件无线电平台对所提方法进行了仿真验证,实验结果表明,该方法可以提升40 dB以上的系统干扰抑制能力。该方法将数据链抗干扰手段从传统的时/频域拓展到空域,可以应用于相关系统抗干扰。     

基于地面站的星间链路全网测试技术

星间链路是我国自主导航系统的重要技术支撑,基于相控阵天线的并发空分时分双工(CSTDD,Concurrent Spatial Time Division Duplexing)组网体制为星间链路的实现提供了一种可行途径,该体制通过指向性天线形成窄波束切换指向来实现对整个空域的复用,通过单条链路半双工方式工作实现卫星之间的双向通信,从而实现整个星间链路采用同一频点。在全星座组网未完成的情况下如何对星间网络的全网性能进行有效测试是一个技术难题。星间链路全网测试技术旨在利用星间链路CSTDD体制的特点,利用单台地面站设备,对星间链路CSTDD体制的全网性能进行测试。详细介绍了星间链路CSTDD体制的特点,提炼出了星间链路的测试需求;并根据CSTDD体制特点,依托单台地面站设备,组成星间链路测试设备;产生指定数量的虚拟卫星,和空中的被测试卫星组成星间链路网络,完成了星间链路物理链路、测量数据、通信数据的测试,为组建我国自主导航系统提供了技术支撑。     

远场天线自动测试系统的设计与实现

随着通信技术的不断发展,为了满足实际条件下天线方向图与性能参数测试过程及测试要求,对实际测试过程中环境因素对天线参数测量结果的影响进行了研究,提出了一种基于虚拟仪器技术的远场天线方向图与性能参数自动测试系统的设计方案,详细阐述了该方案的系统组成部分与工作原理,包括矢量网络分析仪、天线测试转台与吊杆的控制原理以及数据采集的时序设计,结合Matlab实现了对影响因素的误差补偿与天线性能参数的测试计算方法,利用数据库技术实现天线测试数据的存储、读取与报告打印,通过现场测试试验验证了该方案的可靠性与可行性,为天线测试与设计提供了优秀的平台.     

星间链路天线指向建模与仿真分析

星间链路天线指向的分析在卫星通信中非常重要.为了深入研究天线指向特性从而改善星间链路以及轨道构型的设计,通过仿真方法实现了星间天线指向的建模与分析.在介绍天线参数基础上,分析了天线方向图和天线指向模型.根据卫星是否同轨道面或同轨道高度,区别描述了4种不同情况下的天线指向特性.基于HLA/RTI构建了卫星网络仿真环境,通过建立由MEO、LEO卫星和地面站构成的仿真场景,对MEO卫星间链路和LEo/地面站与MEO卫星间链路的天线指向特性进行仿真,得出轨内和轨间星间链路在天线指向特性方面的差异,并提出对星间链路设计的建议.     

反无人机射频前端设计

本文针对无人机探测提出了一种低成本全电控阵列前端设计方案,为无人机探测雷达提供输入信号。该前端包括发射天线单元、接收天线阵列、北斗天线和下变频接收模块,本文对各个模块进行了分析论证,设计了发射天线、接收天线及阵列和下变频模块,对发射天线和接收天线进行了仿真,完成了下变频模块的设计和测试。发射天线增益2dB,接收天线法向增益3.58dB,阵列采用锥台结构,波束可实现较大空域的覆盖,下变频接收通道增益>40dB,工作频带内接收通道具有良好的幅相一致性。该方案具备波束扫描范围大、扫描速度快的能力,同时也面向无人机探测应用,具备低成本的特点。     

旋翼无人机协同任务指派问题研究与算法改进

在应用旋翼无人机群时,每架无人机自主快速选择目标空域点,对于提升无人机群整体性能有很大作用。对于到达目标空域点即可降落的情况,可视作二分图最佳匹配问题,利用匈牙利算法进行求解。对于到达空域点后,需要等待其他无人机全部就位后一同工作的情况,需要同时优化平均移动距离和最大移动距离两个耦合参数。经多次实验和测试,将匈牙利算法中代价矩阵各元素值替换为各自值的平方,可以在平均移动距离与最优解十分接近的情况下,使最大移动距离减小,从而减小无人机悬停等待的消耗,缩短过程完成的时间。针对此问题设计了只变异不交叉、父辈子辈一同评价的遗传算法进行求解与改进算法对比,验证了改进后匈牙利算法在此问题中具有更好的效果。由于算法计算速度快,适用于无人机上嵌入式系统实时计算。     

MIMO系统中发射天线选择算法研究

无线信道中由于存在多径衰落,通信系统的可靠性会因此大大降低。增加收发两端的射频链路能够有效地解决这个问题,但射频链增加的同时又会提高成本。为此,提出一种基于发送端的递增改进算法,在不增加射频链路的前提下,完成对天线性能的鉴别,选择出对系统性能贡献最大的天线。仿真结果表明,该算法可有效地提高系统性能,减少系统检测时延。     

天地一体化网络中无人机通信链路选择策略研究

本文在研究无人机通信多种信道模型和特征的基础上,提出了一种基于天地一体化网络的无人机通信链路选择策略。该策略通过分析不同飞行环境下无人机通信链路影响因素选择最佳通信链路,解释了无人机系统中不同通信链路的适用场景,并根据所提出的策略,设计了一种多无人机在近地面观测站的编队飞行方式。仿真研究了基于该策略的多无人机编队飞行时通信链路的误码率性能,以及多普勒频移、传输时延和阴影衰落等影响因素。研究结果表明无人机在长时间多场景飞行过程中,根据所提出的策略切换不同的通信链路能够将误码率保持在满足通信需求的水平。     

数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定

低空飞行空间范围小、目标速度慢、环境要素杂,传统的经纬度表征方式无法满足智联环境下的低空精细管理要求,为此本文研究了数字低空空域栅格化的表征度量与最优标定问题。首先,从“点-线-面”视角构建了多维度低空空域结构要素量化表征规则,提出了低空空域多层级栅格量化表征方法;然后,通过判定不同空域栅格的“点-线-面”位置关系,提出了基于栅格交集矩阵的低空空域拓扑关系度量方法;最后,综合考虑低空无人机碰撞指数、低空栅格利用指数等优化目标,以及节点与栅格匹配约束、空间位置约束、无人机与无人机/障碍物安全约束等限制条件,建立了面向多维性能的低空空域栅格粒度最优标定模型。针对城市低空典型飞行任务场景对所提方法的有效性及优化效果进行了验证分析。实验结果表明,针对任意设定的低空空域和无人机飞行任务,在可接受的无人机碰撞指数和栅格利用指数下,所提方法可对数字低空栅格粒度进行最优配置,从根源上有效确保低空飞行活动的安全和高效。研究成果对于支撑数字低空空域精细化管理和异质飞行器融合运行具有一定的理论价值和应用意义。     

天线方向图自动测试系统设计与实现

为了获得一套完整、快速、高效的测试手段和力法,通过对天线方向图测试原理的分析,在微波暗室和测量设备的基础上,基于PNA矢量网络分析仪的测量特性,设计测试力案,使用VC＋＋开发出一套天线力向图测试软件,实现了天线的自动化测试.测试数据符合天线测量要求,在实际应用中为天线方向图自动化测试提供了支撑和帮助.     

GPS天线阵抗干扰射频前端设计

卫星导航定位系统的抗干扰技术研究意义重大。基于天线阵列的抗干扰技术需要同时采集多路GPS天线信号,而通用GPS接收机大多只能接收单路天线信号,难以满足需求。为此,设计了一种四元天线阵列的GPS抗干扰射频前端。通过四元天线阵列分别接收四路GPS信号,经过低噪声放大器、射频滤波器、下变频到中频信号,以供给后级A/D采样,经抗干扰模块后达到抗干扰目的。最后,对此射频前端进行整体电路测试,并给出了测试结果。经实际应用,验证了该系统方案的可行性。     

一种机载通信天线设计与实现

针对某型飞机研制要求,设计了一种基于四分之一波长平面单极子的机载通信天线,重点阐述了天线辐射体设计、匹配网络设计和闪电防护设计等内容。通过地面测试和装机试飞验证,表明了该机载通信天线性能良好,完全能够取代现役英国37R-2型通信天线。     

实用超分辨技术研究

使用米波超分辨雷达外场试验数据研究常用超分辨方法ＭＵＳＩＣ、最小范数法、最大似然估计法、最小无畸变响应法以及线性预测法的方向估计性能。结果表明,相比ＭＵＳＩＣ和最小范数法,线性预测法具有小的误差均值和方差,在信噪比较小的情况下,ＭＵＳＩＣ和最小范数法具有强的分辨能力。针对天线转动造成的空域谱展宽的实际情况,提出了一种相位补偿方法,使得空域谱谱峰有明显的收缩,提高了方向估计精度。     

基于相控阵天线测试的波束指向角计算方法

为验证相控阵天线的波束指向正确性,将地面坐标系和相控阵天线坐标系之间的转化建立为十二参数数学模型,为防止观测数据带来的误差,利用总体最小二乘算法求解该模型。外场试验结果表明本文的算法能够精确地计算出目标位置后获得波束指向角,适用于相控阵天线波束指向测试及验证。     

超高频RFID零中频接收机噪声分析

为了降低成本和降低电路复杂程度,超高频RFID（Radio Frequency Identification,即射频识别技术）阅读器接收电路一般采用零中频解调方式。文章对采用收发天线共用方式的零中频RFID接收链路的噪声水平进行分析,为超高频RFID射频接收电路的详细设计提供依据。