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天线组阵中相位差的递推最小二乘估计与滤波

宇航学报 2010年第1期31卷 211-216页

作者：孔德庆施浒立中国科学院国家天文台北京100012 中国科学院研究生院北京100039

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... 详细信息

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。

关键词：天线组阵相位差信号合成最小二乘估计

天线组阵中基于循环相关的BPSK信号合成方法研究

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电子学报 2011年第9期39卷 2080-2085页

作者：孔德庆李春来施浒立中国科学院国家天文台北京100012

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... 详细信息

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.

关键词：天线组阵干扰抑制 BPSK信号循环相关

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天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

系统工程与电子技术 2020年第10期42卷 2156-2163页

作者：焦义文马宏刘燕都陈永强航天工程大学电子与光学工程系北京怀柔101416

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... 详细信息

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。

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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面向天线组阵的光载微波光纤稳定传输技术

光学学报 2023年第15期43卷 88-96页

作者：董毅魏伟王喜谢玮霖谈仲纬薄天外北京理工大学光电学院信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314011

光载微波光纤稳定传输技术解决了天线组阵中所需的延时(或相位)稳定的微波信号远距离分配难题,在多天线协同的新一代微波测量中具有不可替代的作用。本文介绍了光载微波光纤稳定传输的基本理论,分析了制约传输稳定性的关键因素,并展示... 详细信息

光载微波光纤稳定传输技术解决了天线组阵中所需的延时(或相位)稳定的微波信号远距离分配难题,在多天线协同的新一代微波测量中具有不可替代的作用。本文介绍了光载微波光纤稳定传输的基本理论,分析了制约传输稳定性的关键因素,并展示了基于相位预补偿和基于光延时校正的提高传输稳定性的技术途径。通过光电双外差混频的相位检测高灵敏地感知光纤链路延时变化,并分别利用微波相位调控和光延时调控来对这一变化进行高精度的补偿,最终实现了多路时间抖动在数十fs量级的高稳定光载微波传输,为天线组阵等多天线协同微波测量中的信号级同步提供了有效的解决方案。

关键词：光纤光学天线组阵光载微波微波光子光纤传输

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基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法

系统工程与电子技术 2023年第8期45卷 2383-2394页

作者：毛飞龙焦义文马宏韩久江高泽夫李超李冬航天工程大学电子与光学工程系北京101400 国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先,分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性,设计了基于数据块重叠保... 详细信息

针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先,分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性,设计了基于数据块重叠保留的整数时延补偿方法。然后,对比了典型的小数时延补偿方法的优劣,设计了适合于GPU并行加速的频域小数时延补偿方法。最后,对基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法进行了实验验证。多次实验测试结果表明,在确保时延补偿正确性的基础上,基于GPU的时延补偿方法相比传统串行CPU时延补偿方法加速比提升了约18倍,采用基于GPU的时延补偿方法可实现对多天线信号的实时合成。

关键词：时延补偿天线组阵图形处理器并行计算

火星探测天线组阵数据接收技术研究和验证实验

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宇航学报 2020年第7期41卷 948-958页

作者：孔德庆李春来张洪波苏彦刘建军徐茂格朱新颖李俊铎薛喜平中国科学院国家天文台中国科学院月球与深空探测重点实验室北京100012 中国西南电子技术研究所成都610036

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... 详细信息

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。

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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深空通信天线组阵关键技术及其发展趋势

宇航学报 2010年第10期31卷 2231-2238页

作者：姚飞匡麟玲詹亚锋陆建华清华大学电子工程系北京100084 清华大学宇航技术研究中心北京100084

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... 详细信息

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。

关键词：深空通信天线组阵相干合成误差消除

非均匀天线组阵SUMPLE权值信噪比及信号合成性能分析

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宇航学报 2009年第5期30卷 1941-1946,1984页

作者：孔德庆施浒立中国科学院国家天文台北京100012 中国科学院研究生院北京100039

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... 详细信息

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。

关键词：天线组阵 SUMPLE相关信号合成非均匀阵

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长基线天线组阵及其在深空遥测中的应用

电波科学学报 2012年第5期27卷 985-989,1018页

作者：舒逢春江悟张秀忠中国科学院上海天文台上海200030

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... 详细信息

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。

关键词：天线组阵遥测相关信号合成