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深空通信天线组阵关键技术及其发展趋势 被引量:32
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作者 姚飞 匡麟玲 +1 位作者 詹亚锋 陆建华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2231-2238,共8页
天线组阵是未来深空通信中的重要发展方向之一。本文介绍了天线组阵的发展历程,重点讨论了组阵中的关键技术,包括阵址选择、阵元口径和数量设计、阵构型设计以及信号处理的方法,分析了上述技术对组阵性能的影响。最后,探讨了天线组阵的... 天线组阵是未来深空通信中的重要发展方向之一。本文介绍了天线组阵的发展历程,重点讨论了组阵中的关键技术,包括阵址选择、阵元口径和数量设计、阵构型设计以及信号处理的方法,分析了上述技术对组阵性能的影响。最后,探讨了天线组阵的发展趋势。 展开更多
关键词 深空通信 天线组阵 相干合成 误差消除
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非均匀天线组阵SUMPLE权值信噪比及信号合成性能分析 被引量:19
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作者 孔德庆 施浒立 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1941-1946,1984,共7页
SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。将SUMPLE权值估计信噪比的计算方法由均匀天线阵推广到非均匀阵,给出了非均匀阵合成损失系数的计算公式。理论分析与仿真结果表明,在非均匀阵SUMPLE合成中应对权值幅值进行... SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。将SUMPLE权值估计信噪比的计算方法由均匀天线阵推广到非均匀阵,给出了非均匀阵合成损失系数的计算公式。理论分析与仿真结果表明,在非均匀阵SUMPLE合成中应对权值幅值进行修正,以使其满足最优合成条件。充分利用现有的大型射电望远镜,在其周围建设若干小口径天线进行组阵,可以获得比单纯由小天线组成的均匀阵更好的合成性能,且具有更强的微弱信号适应能力。 展开更多
关键词 天线组阵 SUMPLE相关 信号合成 非均匀阵
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群时延失真对天线组阵合成信噪比的影响分析 被引量:19
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作者 焦义文 王元钦 +2 位作者 马宏 史学书 廉昕 《信号处理》 CSCD 北大核心 2015年第2期145-153,共9页
为量化分析天线信道间群时延失真分布的差异性对天线组阵合成信噪比的影响,首先建立了多信道条件下群时延失真分布特性的数学模型,并基于该数学模型,利用分数时延全通滤波器对群时延全通滤波器进行群时延补偿,从而建立了能够准确模拟数... 为量化分析天线信道间群时延失真分布的差异性对天线组阵合成信噪比的影响,首先建立了多信道条件下群时延失真分布特性的数学模型,并基于该数学模型,利用分数时延全通滤波器对群时延全通滤波器进行群时延补偿,从而建立了能够准确模拟数学模型群时延特性的仿真模型,而后通过理论分析得到了点频和宽带两种信号形式的合成信噪比损失计算公式,最后利用仿真模型验证了理论分析的正确性。研究结果表明,天线数越多、带宽越宽、群时延分布差异性越大,合成信噪比损失越大,对于天线数为100,带宽为1GHz的均匀天线组阵,当频带边缘群时延的标准差大于4ns时,合成信噪比损失大于0.5d B。 展开更多
关键词 群时延 天线组阵 合成损失 全通滤波器
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我国深空天线组阵技术现状与发展思考 被引量:19
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作者 徐茂格 柴霖 《电讯技术》 北大核心 2014年第1期109-114,共6页
深空天线组阵是深空测控通信重要的发展方向,近年来国内相关科研院所开展了大量的理论算法研究,相关单位也开展了样机研制以及多次对星演示验证试验。首先,系统地给出了天线组阵的基本概念与内涵,并与射电天文组阵和传统相控阵开展了对... 深空天线组阵是深空测控通信重要的发展方向,近年来国内相关科研院所开展了大量的理论算法研究,相关单位也开展了样机研制以及多次对星演示验证试验。首先,系统地给出了天线组阵的基本概念与内涵,并与射电天文组阵和传统相控阵开展了对比分析;其次,总结归纳了国内现阶段研究成果,包括合成算法研究情况与典型试验验证情况;最后,结合国外最新发展情况,给出了后续大规模可扩展宽带组阵研究方向的发展建议。 展开更多
关键词 深空探测 测控通信 天线组阵 演示验证试验
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天线组阵信号合成技术的研究 被引量:15
5
作者 钟晓玲 周三文 +1 位作者 李海涛 卢满宏 《遥测遥控》 2007年第S1期43-48,共6页
介绍天线组阵信号的几种基本合成方案和相关算法,对其进行软件仿真分析。重点研究全频谱合成方案,进行了软硬件仿真试验。结果表明,全频谱合成方案的合成效率可以达到90%以上。
关键词 天线组阵 全频谱合成 Sumple算法 合成效率
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非均匀天线组阵SUMPLE合成相位补偿及信号强度估计 被引量:12
6
作者 孔德庆 施浒立 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期632-636,650,共6页
SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。在对SUMPLE相关算法分析的基础上,将均匀天线阵SUMPLE相位漂移补偿方法推广到了非均匀天线阵。根据权值系数的计算方法,提出一种非均匀阵各天线信号强度的估计算法。理论分... SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。在对SUMPLE相关算法分析的基础上,将均匀天线阵SUMPLE相位漂移补偿方法推广到了非均匀天线阵。根据权值系数的计算方法,提出一种非均匀阵各天线信号强度的估计算法。理论分析与仿真结果表明,所推导的相位补偿方法能有效消除非均匀阵合成信号的相位漂移问题;所提出的天线信号强度估计方法具有较高的估计精度。进行补偿相位估计时,应对权值系数进行低通或卡尔曼滤波,以降低权值系数的随机噪声。 展开更多
关键词 天线组阵 SUMPLE相关 相位漂移补偿 非均匀阵
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深空测控通信技术专题研究 被引量:14
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作者 卢满宏 周三文 +1 位作者 谌明 王晓波 《遥测遥控》 2007年第S1期11-16,共6页
总结深空测控通信的特点及其发展趋势,重点介绍北京遥测技术研究所围绕深空测控通信关键技术进行的相关专题研究工作,主要包括:多天线组阵信号合成技术、微弱信号捕获与锁相接收技术、信道编译码技术。
关键词 深空测控通信 微弱信号 天线组阵 TURBO乘积码 Turbo卷积码 LDPC码
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天线组阵技术研究及其在我国深空测控通信系统中的应用 被引量:8
8
作者 李海涛 丁溯泉 +2 位作者 董光亮 钟晓玲 卢满宏 《飞行器测控学报》 2008年第3期10-14,共5页
研究深空通信系统中天线组阵技术实现方案,并通过数值仿真对几种基本的天线组阵方案和算法的性能进行比较分析。仿真结果表明,采用SUMPLE算法的全频谱合成技术能够获得很好的合成效率,是适合我国深空探测工程测控通信系统设计的有效... 研究深空通信系统中天线组阵技术实现方案,并通过数值仿真对几种基本的天线组阵方案和算法的性能进行比较分析。仿真结果表明,采用SUMPLE算法的全频谱合成技术能够获得很好的合成效率,是适合我国深空探测工程测控通信系统设计的有效方案,有望在我国后续的深空探测工程中得到应用。 展开更多
关键词 深空通信 天线组阵技术 全频谱合成 SUMPLE算法
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天线组阵中基于循环相关的BPSK信号合成方法研究 被引量:7
9
作者 孔德庆 李春来 施浒立 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2080-2085,共6页
深空网天线组阵中的干扰信号会严重影响信号的合成性能.针对全频谱合成方式下的SIMPLE合成算法,推导了干扰相关时合成信号的信噪比计算公式.分析了基于循环互相关的载波相位差估计方法,提出了BPSK信号循环自相关的相位差估计方法,并首... 深空网天线组阵中的干扰信号会严重影响信号的合成性能.针对全频谱合成方式下的SIMPLE合成算法,推导了干扰相关时合成信号的信噪比计算公式.分析了基于循环互相关的载波相位差估计方法,提出了BPSK信号循环自相关的相位差估计方法,并首次将两种方法应用到了天线组阵信号合成技术中.理论分析和仿真实验表明,在不增加额外计算量的基础上,循环互相关和自相关都具有较高的相位差估计精度和抗干扰能力.循环自相关比循环互相关具有更好的低信噪比相位差估计性能和信号合成性能,以及更低的天线间数据传输速率;而循环互相关具有更广的循环频率选择范围. 展开更多
关键词 天线组阵 干扰抑制 BPSK信号 循环相关
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深空天线组阵宽带信号频域合成技术研究 被引量:7
10
作者 赵卫东 冯林高 徐茂格 《飞行器测控学报》 CSCD 2015年第3期218-223,共6页
分析了深空天线组阵中宽带信号合成需求,提出一种宽带信号频域波束形成方法,设计相应的信道化滤波器组,达到了近似完全重建的目的;采用多相FIR(Finite Impulse Response,有限脉冲响应)和FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)结... 分析了深空天线组阵中宽带信号合成需求,提出一种宽带信号频域波束形成方法,设计相应的信道化滤波器组,达到了近似完全重建的目的;采用多相FIR(Finite Impulse Response,有限脉冲响应)和FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)结合的方式降低了DFT(Discrete Fourier Transform,离散傅里叶变换)滤波器组的计算量。在此基础上开展了原理样机的研制,并通过数传基带对样机进行闭环BER(Bit Error Rate,比特误码率)测试,根据测试BER数据计算样机本身SNR(Signal Noise Ratio,信噪比)恶化和合成效率。测试结果表明:合成信噪比损失小于0.4dB,验证了设计的正确性和合理性。 展开更多
关键词 深空探测 深空网 天线组阵 频域合成 多相滤波器组 波束形成 宽带信号
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火星探测天线组阵数据接收技术研究和验证实验 被引量:7
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作者 孔德庆 李春来 +6 位作者 张洪波 苏彦 刘建军 徐茂格 朱新颖 李俊铎 薛喜平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期948-958,共11页
为了满足我国首次火星探测任务的需要,确保探测器有效载荷科学数据的顺利下传,将采用天线组阵的方式进行数据接收。天线组阵数据接收技术在航天工程中的应用国内尚属首次,为此开展了信号合成方法和处理流程的研究,提出了利用模型计算和... 为了满足我国首次火星探测任务的需要,确保探测器有效载荷科学数据的顺利下传,将采用天线组阵的方式进行数据接收。天线组阵数据接收技术在航天工程中的应用国内尚属首次,为此开展了信号合成方法和处理流程的研究,提出了利用模型计算和基于科斯塔斯环的搜索估计相结合的初始时延和多普勒频差快速估计方法。利用现有的密云站50 m天线和昆明站40 m天线,以嫦娥3号着陆器数传信号为实验对象,开展了天线组阵与数据接收技术检验实验。研究和实验结果表明,全频谱合成方法优于符号流合成方法,其合成损耗小于等于0.45 dB,可用于我国首次火星探测任务天线组阵的信号合成;初始时延和多普勒频差快速估计方法可提高广域组阵信号互相关的搜索效率;所确定的信号合成技术流程和数据处理方法可用于后续信号合成软硬件设备的研制和开发。 展开更多
关键词 天线组阵 深空探测 信号合成 软件解调 全频谱合成
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天线组阵全频谱合成效率分析 被引量:7
12
作者 周三文 卢满宏 黄建国 《遥测遥控》 2009年第2期46-52,共7页
天线组阵是一种提高天线等效增益的有效方法,而全频谱合成在信号解调前进行信号合成,提高解调时的信噪比,具有最佳的系统性能,是一种最优的天线组阵信号合成方案。为了给全频谱合成的系统设计提供指导,对其合成效率进行详细的理论分析... 天线组阵是一种提高天线等效增益的有效方法,而全频谱合成在信号解调前进行信号合成,提高解调时的信噪比,具有最佳的系统性能,是一种最优的天线组阵信号合成方案。为了给全频谱合成的系统设计提供指导,对其合成效率进行详细的理论分析与计算。结果表明,当采用SUMPLE相关算法进行天线组阵全频谱合成时,如果天线数量越多,单个天线接收信号的信噪比越强,互相关带宽越窄,相位差闭环带宽越窄,那么合成效率就越高,反之,合成效率就越低。 展开更多
关键词 天线组阵 全频谱合成 合成效率
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空间信息传输中的多天线技术综述 被引量:6
13
作者 刘燕都 王元钦 +1 位作者 焦义文 马宏 《电讯技术》 北大核心 2020年第3期350-357,共8页
近年来,空间信息传输中的多天线技术得到了广泛关注和大量研究。首先介绍了多天线技术的信息论基础和演进过程;然后综述了多天线通信和雷达技术的研究进展,包括多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)卫星通信技术、深空天... 近年来,空间信息传输中的多天线技术得到了广泛关注和大量研究。首先介绍了多天线技术的信息论基础和演进过程;然后综述了多天线通信和雷达技术的研究进展,包括多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)卫星通信技术、深空天线组阵技术、空间多维协同传输理论与技术、MIMO雷达技术和分布式孔径相参合成雷达技术,分析了其中的关键技术及未来可研究的方向;最后,总结了多天线技术在航天测控领域应用的优势,展望了基于多天线的测控技术。 展开更多
关键词 测控系统 空间信息传输 多天线 MIMO 天线组阵
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LTE基站天线阵列设计 被引量:5
14
作者 滕飞 李淑颖 +1 位作者 盛喆 张庞源 《现代电子技术》 2014年第11期88-90,共3页
天线是移动通信系统的关键硬件设备之一。随着移动通信技术的飞速发展,系统越来越复杂,对天线性能的要求也越来越高。LTE作为第三代通信技术(3G)的长期演进技术,必将在未来的一段时间内对现代通信产生更大的影响,因而对于天线的工作频... 天线是移动通信系统的关键硬件设备之一。随着移动通信技术的飞速发展,系统越来越复杂,对天线性能的要求也越来越高。LTE作为第三代通信技术(3G)的长期演进技术,必将在未来的一段时间内对现代通信产生更大的影响,因而对于天线的工作频段、带宽、波束等相关指标也提出了更高的要求。对LTE频段±45°双极化宽带天线单元进行组阵设计和仿真分析,结果表明了该天线阵列工作性能良好。 展开更多
关键词 基站天线 双极化宽带天线 天线组阵
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深空网中的天线组阵技术及其发展 被引量:5
15
作者 王骞 于宏毅 《信息工程大学学报》 2009年第3期365-368,共4页
依据天线组阵技术的基本原理及其在深空网中的发展,介绍了深空网中的5种天线组阵方案,研究了在信号中频进行组阵的全频谱合成方案以及天线组阵技术中的时延补偿、复权值估计算法和最佳权估计算法等关键技术,讨论了天线组阵技术的应用以... 依据天线组阵技术的基本原理及其在深空网中的发展,介绍了深空网中的5种天线组阵方案,研究了在信号中频进行组阵的全频谱合成方案以及天线组阵技术中的时延补偿、复权值估计算法和最佳权估计算法等关键技术,讨论了天线组阵技术的应用以及在未来深空探测和卫星通信中的应用前景。 展开更多
关键词 深空网 天线组阵 平方公里阵 全频谱合成 时延补偿
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天线组阵中相位差的递推最小二乘估计与滤波 被引量:6
16
作者 孔德庆 施浒立 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期211-216,共6页
相位差的估计精度是影响深空网天线组阵中信号合成性能的关键因素。利用天线组阵SUMPLE或SIMPLE相关算法中相位差估计值之间的几何关系,提出了相位差变化率的最小二乘估计,并在此基础上提出了相位差的递推最小二乘滤波方法。经过理论分... 相位差的估计精度是影响深空网天线组阵中信号合成性能的关键因素。利用天线组阵SUMPLE或SIMPLE相关算法中相位差估计值之间的几何关系,提出了相位差变化率的最小二乘估计,并在此基础上提出了相位差的递推最小二乘滤波方法。经过理论分析和仿真实验表明,所提出的方法能够大大提高相位差的估计精度;对于给定的例子,估计精度提高了接近两个数量级。相位差经滤波后,天线阵的信号合成性能显著增强,从而大大提高对深空通信中微弱信号的数据接收能力。 展开更多
关键词 天线组阵 相位差 信号合成 最小二乘估计
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深空天线组阵相关合成算法的Simulink仿真与分析 被引量:5
17
作者 赵晓明 偶晓娟 +2 位作者 陈学军 李晶 魏瑞利 《电讯技术》 北大核心 2015年第5期509-515,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 深空网 测控 天线组阵 信号相关算法 SIMULINK仿真 合成效率
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美国下一代深空网发展计划探析 被引量:5
18
作者 王海波 姚旭 《飞行器测控学报》 CSCD 2016年第6期443-449,共7页
为适应未来美国深空探测的任务,此前美国NASA(National Aeronautics and Space Administration,国家航空航天局)对它的深空网发展的技术现状与能力进行了评估,梳理出了它们在未来深空任务中上下行通信速率需求,从而制定了美国下一代深... 为适应未来美国深空探测的任务,此前美国NASA(National Aeronautics and Space Administration,国家航空航天局)对它的深空网发展的技术现状与能力进行了评估,梳理出了它们在未来深空任务中上下行通信速率需求,从而制定了美国下一代深空网的发展战略。针对此战略,梳理分析了美国深空网近年在深空通信导航领域开展的多项重大技术革新与演示验证试验,并从中剖析总结出了它的下一步的技术发展路线,期冀为我国深空测控网技术发展策略的制定提供参考。 展开更多
关键词 深空网(DSN) 深空测控 技术路线 天线组阵 高精度测量 空间网络
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大气湍流对深空天线组阵相位影响分析 被引量:5
19
作者 史学书 焦义文 马宏 《深空探测学报》 2017年第6期571-576,共6页
深空测控网采用大规模天线组阵系统比单个大天线具有一定优势,构建一个Ka频段的天线组阵系统无论对于星际测控通信还是天文观测都是一种经济、可持续扩展的技术方案。然而天线组阵系统工作于Ka频段时,由于天线间相位的快速起伏漂移将使... 深空测控网采用大规模天线组阵系统比单个大天线具有一定优势,构建一个Ka频段的天线组阵系统无论对于星际测控通信还是天文观测都是一种经济、可持续扩展的技术方案。然而天线组阵系统工作于Ka频段时,由于天线间相位的快速起伏漂移将使得合成信噪比迅速恶化,尤其对于深空测控上行链路信号的相位监测和闭环控制带来巨大挑战,所以对天线间大气相位扰动测量和数值模拟非常必要。参考国外相关的干涉测量数据,首先分析了天线组阵大气相位扰动测量和统计分析方法;然后利用微波大气湍流模型,建立了天线组阵相位漂移抖动模型;对大气湍流引起的相位延迟扰动过程进行了仿真实现。利用模型产生的天线组阵相位抖动数值,可以测试和评估天线组阵信号合成处理系统的适用性。 展开更多
关键词 深空测控 天线组阵 相位扰动 大气湍流
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天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析 被引量:5
20
作者 焦义文 马宏 +1 位作者 刘燕都 陈永强 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2156-2163,共8页
为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式... 为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。 展开更多
关键词 天线组阵 宽带信号 频域合成 残余时延 子带划分 合成损失
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