论文部分内容阅读
跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)是近代航天测控通信技术的重大突破。它的“天基”设计思想,增大对中低轨道航天器的覆盖率、减少地面测控站的数量,从根本上解决了通信测控的高覆盖率问题,在空间技术发展中起到了极其重要的作用。为了同时跟踪和转发多个目标,以及降低中继星的研制难度,TDRSS的中继卫星上通常采用基于波束形成的相控阵天线,即用30个独立的螺旋天线来接收用户星信号,采用频分复用(FDM)方式将各阵元输出信号送往地面,地面站用30路FDM分离滤波器组提取30路窄带FDM信号,再根据30路阵元信号的相对相位和幅度,在地面端完成数字波束形成(DBF)。为了消除邻道干扰,通常要求30路FDM信号分离滤波器过渡带陡峭,而滤波器过渡带陡峭导致群时延会很大,且30路FDM滤波器群时延特性不相关,所以30路通道群时延一致性难以保证,各阵元信号的相对相位和幅度遭到破坏,这严重影响TDRS系统DOA估计和DBF的性能,制约着我国下一代TDRS系统的建设和发展。针对这一技术背景,本文通过理论研究和计算机仿真,分析TDRS系统信道群时延失真对DOA估计和DBF性能的影响,并采用自适应均衡技术来补偿群时延失真对TDRS系统DBF性能的影响。本文的主要研究内容和贡献如下:①深入研究TDRS系统反向链路的信道特性,分析TDRS系统群时延失真的来源,以及产生TDRS系统通道间群时延非一致性特性的机理;②分析了群时延失真对DOA估计性能的影响,搭建仿真模型,结合MUSIC算法,通过计算机仿真分析群时延失真对DOA估计的影响;③分析了群时延失真DBF性能的影响,搭建仿真模型,通过计算机仿真分析群时延失真对DBF性能的影响,并采用自适应均衡技术来补偿群时延失真对TDRS系统DBF性能的影响。通过对TDRS系统反向链路群时延失真特性对TDRS系统的DOA估计和DBF性能影响的研究,获得了一些重要的结论,为我国下一代TDRS系统的建设提供了理论依据和技术指标。