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星载多波束天线是低轨卫星星座通信系统建设的关键技术。该技术通过空间分集技术实现频率复用,对提高通信系统容量具有重要意义。由于天线各阵元及射频通道之间的幅度相位误差会严重影响多波束天线的赋形效果,因此必须对多波束天线进行幅相误差校正。
本文结合数字多波束接收天线工程样机研制项目,对多波束天线幅相误差校正技术展开研究。主要研究重点如下:一是结合样机研制背景设计易于实现的校正放法,二是用户数据速率提高对星载接收天线提出了宽带要求,针对宽带校正方法展开了深入研究。本文的主要工作与创新点总结如下:
1.首先对19元标准六边形(StandardHexagonalArray,SHA)阵的波束形成原理进行分析,并从方向图各项指标恶化与多重信号分类MUSIC(MUltipleSIgnalClassification)空间谱分辨率两方面详细分析了幅相误差对天线性能的影响,确定了幅相误差的校正目标。
2.针对卫星通信系统的宽带化趋势,对宽带校正技术展开研究。对滤波器级联的通道失配模型进行了优化改进,并以此模型为基础,提出了DBF阵列天线自适应宽带校正策略。通过仿真证明了算法的有效性,给出了自适应滤波器阶数与校正效果之间的关系,为工程设计提供了理论参考。
3.结合星载多波束接收天线工程样机研制工作,提出了一种将地面测量与在轨校正相结合的校正方案。给出了该校正方案的流程与算法原理,仿真证明了算法的有效性,并分析了噪声对校正算法精度的影响。最后结合工程技术指标,确定了多波束天线接收通道及校正信号上变频通道的主要参数指标,在FPGA开发板上进行了校正算法的初步工程设计。