空间电子技术杂志 部级期刊

空间电子技术 2018年第04期杂志 文档列表

空间电子技术杂志微波技术

高功率微波应急通信系统初探1-5

摘要：文章针对现代战争中对强抗干扰能力应急通信系统的需求问题,根据现代通信原理、现代通信抗干扰原理以及高功率微波信号的特点,研究了高功率微波应急通信技术,设计了一种抗干扰能力强的战场应急通信方案。基于高功率微波信号峰值功率高、脉冲宽度窄、脉冲重复频率低等特点,信号的能量会集中于窄脉冲中,将其应用于通信能有效提高通信的抗干扰能力。采用脉冲宽度调制这一适合高功率微波信号特点的方法实现高功率微波通信,通过simulink仿真实验,验证了高功率微波通信的可行性,在此基础上采用MATLAB数值实验分析了高功率微波通信的抗干扰能力,最后得到高功率微波通信的抗噪声性能曲线。结果表明,当信噪比大于-5dB时,在相同信噪比下,高功率微波通信相比于2ASK、2FSK及2PSK可以更好地降低系统误码率,提高通信的抗干扰能力。因此,高功率微波应急通信技术为战场应急通信系统提供了一种新的方案,具有重要的军事应用价值。

基于SBS的微波光子滤波器技术研究6-12

摘要：文章针对微波域滤波器只能对提前设计好的特定频段、特定带宽使用的局限性而提出微波光子滤波器,其中,基于受激布里渊散射效应（SBS）的微波光子滤波器不仅拥有可调谐、可重构特性,而且由于其阈值低、调谐范围大和系统稳定性较好等优点而引起广泛关注。文章对比总结了从2011年以来国内外学者在该滤波器方面取得的重大研究成果并得出其未来的发展趋势。选取性能更优越的光频率梳技术进行SBS增益谱叠加,进而利用滤波器频谱带宽可重构的方法来实现基于SBS的滤波器设计。通过optisystem和matlab软件进行仿真分析,得到了3dB带宽为137MHz、形状因子为0.75、可调谐范围为0~20GHz的基于SBS的微波光子滤波器。从滤波器性能得出其可应用于包括卫星通信系统在内的各系统中的收发机,将大频率带宽范围的GHz宽带信号划分为并行的百MHz窄带信号,以便于用低频器件进行相关处理。

星用X频段调制功率放大模块设计13-16

摘要：为了满足遥感卫星对数传单机小型化的要求,文章提出了一种星用X频段调制功率放大模块的设计方法。首次通过采用半导体单片集成电路芯片,对射频电路进行创新性设计,将驱动放大、载波调制、功率放大等功能集成在一个模块中,实现功率放大器的小型化;其次,通过腔体谐振特性仿真及传输特性仿真,优化模块结构设计,保证模块的腔体稳定性以及优良的传输特性;最后,通过优化大功率芯片载焊工艺,改善模块散热特性,并通过红外热像仪测试对芯片焊接质量进行评估。研制出的X频段调制功率放大模块具有功率密度高、效率高、体积小、质量轻等优点。红外热像仪结温测试及静态老炼等试验结果表明,所研制的X频段调制功率放大模块可靠性较好,可满足星载应用要求。

空间电子技术杂志通信与导航

北斗空间信号质量监测与载荷工作状态评估技术研究17-22

摘要：为了实时监测北斗全球系统空间信号质量,评估导航卫星有效载荷在轨工作状态,为后续北斗卫星的持续改进提供依据,文章研究了北斗空间信号质量评估体系,梳理了北斗空间信号质量指标分类,提出了一种北斗全球系统空间信号质量监测系统方案,并利用ADS软件对该系统的性能进行了仿真。同时,为考察电磁环境对该系统的影响,研究了电磁环境对空间信号质量监测的影响,利用地面监测的电磁环境推算被监测北斗导航信号的载噪比恶化。研究结果表明：外部电磁干扰导致信号载噪比恶化10~15dB。北斗空间信号质量监测方案可用于北斗全球系统建设和运营过程中,实时监控北斗卫星对地播发的导航信号质量,若出现信号质量恶化情况,可实时发出告警。

基于多星协同的抗干扰技术研究23-26

摘要：文章针对多星协同通信系统在恶劣电磁环境下系统容量下降的问题,提出了一种基于分布式线性预编码方案的抗干扰技术。该方案针对多星协作通信系统的干扰模型,以接收端用户的最大化信道容量为目标,建立优化信道容量的数学模型,通过引入辅助变量将非凸优化问题转换为凸优化问题,进而利用二阶锥规划方法,获得该优化问题的最优解,最终得到每颗卫星的最优预编码系数。仿真结果表明,所提出的分布式线性预编码方案,优于直接转发方案和破零预编码方案,能够有效降低多星协作通信系统中干扰源对正常通信的影响。

无人机中继通信系统各态历经性容量比较分析27-31

摘要：为解决无人机中继通信系统采用何种通信协议可取得最大系统容量问题,该文对无人机透明转发和译码转发中继通信系统进行了各态历经性容量比较分析。首先,通过理论推导分别得到了Rayleigh信道条件下无人机透明转发和译码转发系统容量闭式解;然后,假定无人机位于三种典型位置,分别为源节点附近、目的节点附近或中间区域,对透明转发和译码转发协议容量闭式解进行了比较分析。理论结果表明,当无人机位于源节点与目的节点中间区域时,译码转发系统容量大于透明转发系统容量;当无人机位于源节点或目的节点附近时,译码转发系统容量等于透明转发系统容量。Monte Carlo法仿真结果证明了理论分析。文章所得结论可为实际无人机中继通信系统采用何种通信协议及无人机部署位置提供有价值的参考。

关于LEO卫星Wi-Fi网络吞吐量的分析32-37

摘要：文章针对LEO星地链路传播时延长而造成地面Wi-Fi协议的确认超时问题,以及星地大覆盖范围下隐藏终端间的严重冲突问题,在对地面Wi-Fi协议MAC帧交换过程进行研究的基础上,提出了根据传播时延对超时重传时间进行动态调整的方案。通过对星地Wi-Fi场景下的RTS/CTS机制及传输成功、失败条件的分析,考虑了不可忽略的传播时延、隐藏终端因素,改进了G.Bianchi建立的二维马尔科夫模型,并借助数值分析,得到了改进协议模型下的系统归一化吞吐量大小。最后通过MATLAB软件,验证了模型和仿真场景下的吞吐量变化情况,二者基本一致。仿真结果表明,传输距离的增加引起了信道资源的浪费,吞吐量随之下降;改进的RTS/CTS机制降低了用户间的碰撞冲突概率,吞吐量对用户数的变化不敏感。此外,理想状态下的系统吞吐量随数据帧长的增加而增加,而在误码率一定的情况下,存在最佳帧长,使得系统性能最佳。因此,改进方案使得DCF协议在星地场景中可用,为卫星Wi-Fi的研究提供了一定的理论支撑。

导航卫星载波相位测量中的相位缠绕研究38-40

摘要：文章针对载波相位测量在高精度测量、定位领域中,由于导航信号接收天线与发射天线的非理性因素导致的测量误差问题进行研究。根据载波相位测量原理及导航信号天线的收、发原理,从理论上分析了因导航信号接收天线与发射天线之间倾角的不一致性而导致的载波相位测量中相位缠绕的产生,以及相位缠绕对载波相位测量、定位精度的影响,并通过理论计算得出,载波相位测量中相位缠绕引入的测量误差最大可达厘米量级。计算结果表明,相位缠绕对高精度载波相位测量引入的测量误差不可忽略。在实际的载波相位测量应用中,尽量提高导航信号接收天线与发射天线之间的倾角的一致性,以减小相位缠绕对载波相位测量引入的测量误差,进而获得高精度载波相位测量值。

等高程运动假设的单星角度融合多普勒变化率跟踪方法41-48

摘要：为实现等高程巡航空中运动辐射源的位置、速度的高精度估计,文章提出了一种在经纬高坐标系下,以目标的经纬度及正北正东方向速度为状态矢量建模,并融合角度和多普勒变化率的单星无源定位容积卡尔曼滤波（CKF）跟踪方法。仿真结果表明,该方法的定位误差及速度估计误差可达克拉美-罗下限（CRLB）。与在地心地固（ECEF）直角坐标系下建模相比,经纬高坐标系下等高程运动建模方式在收敛速度及位置、速度估计精度方面均有明显提升。

基于认知的通扰抗一体化控制策略49-52

摘要：为了提升我方在战场末端强对抗环境下的信息对抗优势,文章提出了一种基于认知的通、扰、抗一体化控制策略。该策略通过分析认知获取的信号功率、跳频图样、调制识别参数和编码识别参数等信息,根据先验知识,给出不同的通信、干扰及抗干扰方式。该控制策略能够最大程度地提升我方通信的可靠性及抗干扰能力;并且可根据所获取的先验知识发送针对式的混淆干扰消息,对敌方进行精准欺骗式干扰;该策略也为武器装备多功能一体化集成奠定了基础。

空间电子技术杂志深空探测

电离层FR对GEO SAR点目标成像影响的验证53-57

摘要：为了实验评判地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Earth Orbital,GEO SAR）信号穿越大气层时电离层法拉第旋转（Faraday Rotation,FR）效应对其点目标成像的影响大小,文章提出了一种在地面车载实验时用铁氧体等效验证电离层FR对GEO SAR点目标成像影响的方法,实验给出了不经过电离层FR和经过等效电离层FR的点目标成像结果。测量结果表明,电离层法拉第旋转对点目标成像影响明显,但通过一定的图像补偿算法,可在后续工作中较好地抵消这种影响。

新型星载高分辨率洋流探测雷达技术58-62

摘要：文章介绍了一种新型的星载探测雷达,可以高分辨率地测量海面洋流（含地转流）。探测雷达的同侧ATI-SAR分别对海面区域做前后斜侧视观测,以获得2个洋流径向速度;由斜侧视产生的XTI用于测量海面高程,从而测量地转流。文中给出了探测雷达测量洋流的原理,对探测雷达的系统参数进行了初步设计,并指出了探测雷达的关键技术。该探测雷达技术是海洋环境探测领域及雷达系统设计领域的新型技术。

Raman-LIBS光谱技术在空间原位探测领域的应用探讨63-67

摘要：Raman-LIBS光谱技术在空间原位探测领域具有显著优势,能够实现对样品元素和分子结构探测的优势互补,满足矿物组分高分辨、原位探测的迫切需求。Raman-LIBS光谱载荷涉及多项关键技术,不仅需要将Raman、LIBS两种技术结合实现器件功能,而且还要解决载荷小型化、一体化,适应空间环境,抑制干扰。Raman-LIBS光谱技术研究将带动国内高精度光谱分光技术、轻小型高集成度载荷一体化技术、探测器技术、多光谱联用及数据反演等技术的发展,为国内后续月球及火星着陆探测任务提供有力的技术支撑。

日地L4/L5点太阳立体探测任务初步设计68-74

摘要：太阳耀斑和日冕物质抛射不仅是太阳物理研究中的重要课题,也是空间环境探测研究的重要对象。文章提出了一种在日地L4/L5点布置一颗探测器开展太阳立体探测的技术构想,相较于目前国际上在地球轨道或日地L1点布置探测器只能沿日地连线方向获取正对地球的太阳活动信息而言,该构想具有更大的优势,能够从侧面对整个日地连线上的日冕物质传播和演化规律进行立体监测,获取单点探测无法得到的立体信息,从而大大丰富太阳磁场、太阳活动等信息。文章在国外相关任务调研的基础上,对达到L5点的轨道转移方式和代价进行了初步计算,提出了探测器总体方案设想,并对我国开展L4/L5点太阳立体探测给出了未来发展建议。

导航卫星钟完好性监测发展研究75-81

摘要：随着全球卫星导航系统研究的深化,完好性已经成为其重要的性能指标。卫星钟作为导航卫星的核心部件,其完好性与用户的安全息息相关。针对导航卫星钟的完好性监测,通常有两种方法,分别是以星基增强系统（SBAS）和地基增强系统（GBAS）为代表的地基监测和卫星自主完好性监测（SAIM）。地基监测发展较早,但其固有缺陷是信号经多次星地传输造成的时延较长,这使卫星钟故障无法及时告警,只有通过与卫星自主完好性监测相结合才能满足目前越来越高的完好性需求。在分析研究目前卫星钟完好性监测的发展现状的基础上得出,卫星自主完好性监测是未来导航完好性发展的一个重要方向。在这之中,将星间链路观测与卫星主备钟差观测结合处理,可以实现卫星钟故障的快速监测并降低告警风险,是未来卫星自主完好性监测的发展趋势之一。

空间电子技术杂志其它

低轨区域电磁频谱监视效能分析82-88

摘要：空间监视卫星的作用在于完成对空间目标编目与监视管理,实现空间态势的感知能力和预判能力。文章通过仿真分析,明确了低轨空间监视卫星在不同监视距离、不同天线指向情况下对空间电磁目标的频谱监视效能。结果表明,当监测距离为500km、三星组网的形式下,空间监视卫星可实现对轨道高度600~1200km空间目标100%的监视效率。

卫星姿轨控制对大型柔性索网天线在轨指向影响分析89-94

摘要：文章针对星载天线大尺寸、大柔性,引起卫星姿轨控时卫星本体姿态运动与柔性天线自身弹性变形相互耦合,进而导致天线指向精度下降的问题,提出了一种计算卫星姿轨控制引起的大型柔性天线在轨波束指向偏差的计算方法。首先,结合有限元法和混合坐标法,通过理论推导,建立了卫星与大型柔性索网天线刚柔耦合动力学模型;然后,以某在轨成像卫星东西位保为例,通过有限元法对该柔性索网天线进行模态分析,得到描述天线弹性振动的模态矩阵与质量矩阵,结合天线的模态矩阵、质量矩阵及天线与卫星本体的坐标转换关系,得到天线振动相对于星本体坐标系的平动耦合系数与转动耦合系数,再与星本体的刚体运动参数组合起来,求解卫星天线刚柔耦合动力学模型,即可得到天线实际振动位移。最后,根据天线实际振动位移进行天线型面拟合,并选取其最差型面进行了天线电波束指向仿真。仿真结果表明,天线方位向的波束指向偏差最大为0.0576°,可为天线在轨指向设计提供依据。该算法同样适用于卫星其他姿轨控制工况。