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星载多波束天线校正技术研究

作　者: 朱丽
导　师: 杨根庆
学　校: 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 星载多波束天线幅度误差相位误差校正自适应滤波算法
分类号: TN828
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 271次
引　用: 2次
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内容摘要

高质量，大容量，高覆盖率是人们对现代卫星通信提出的要求。为了满足这些要求，在现代卫星通信中采用了很多的新技术，多波束天线就是其中非常重要的一项。多波束天线作为低轨卫星通信系统中具有创新性和前沿性的重要组成部分，一直受到国外工程界和学术界的重视，并且已经成功的运用在不同类型的卫星系统中。国内在这方面的起步比较晚，但随着国内通信卫星技术的发展，通信卫星对多波束天线的需求越来越强烈。本文首先分析了多波束天线的基本原理、组成结构和关键技术，通过对波束成形原理的理论分析可以看出，送入波束成形网络的信号，其幅度和相位的失配会使成形后波束的指向和覆盖范围产生畸变，而射频多通道接收机正是引入额外幅相误差的主要来源之一。其次本文对射频多通道接收机的幅度误差和相位误差对数字波束成形的影响进行了建模仿真，得出了对接收机通道失配的校正指标。为了使成形后波束的指向精度和覆盖范围达到天线系统的要求，必须采用一定的校正方法来减小引入误差的影响；本文在对多波束天线系统的校正原理进行分析后，提出了一种利用自适应滤波算法设计的适用于星载多波束天线的校正方法；通过仿真分别给出了适用于发射天线和接收天线的校正模块。最后针对目前正在研制的7阵元形成3波束的小型数字多波束天线原理样机，在FPGA上实现了初步的校正模块。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-9
  1.1 多波束天线概述  7-8
  1.2 本论文的主要工作和结构体系  8-9
第二章多波束天线技术简介  9-21
  2.1 多波束天线的分类  9-10
  2.2 卫星多波束相控阵天线  10-13
  2.3 数字多波束天线原理  13-20
    2.3.1 数字多波束天线结构  13-14
    2.3.2 平面阵的波束形成原理  14-17
    2.3.3 多波束天线阵列波束成形原理  17-20
  2.4 小结  20-21
第三章通道响应失配对波束成形的影响  21-32
  3.1 通道响应失配产生的原因  21
  3.2 通道响应失配的仿真模型  21-22
  3.3 通道响应失配对数字多波束天线波束成形的影响  22-31
    3.3.1 通道无幅相误差时的成型波束  22-23
    3.3.2 通道幅度响应不一致对波束的影响  23-25
    3.3.3 通道相位响应不一致对波束的影响  25-27
    3.3.4 幅相误差同时存在对波束的影响  27-31
    3.3.5 结论  31
  3.4 小结  31-32
第四章多通道接收机幅相一致性的校正  32-54
  4.1 多通道接收机常用的幅相校正方法  32
  4.2 数字多波束天线的幅相校正原理  32-34
  4.3 自适应滤波算法的分类及介绍  34-41
    4.3.1 自适应滤波算法的基本原理  34-35
    4.3.2 自适应滤波算法的分类  35-41
  4.4 校正系统的设计与仿真  41-52
    4.4.1 校正完成条件的推导  42-43
    4.4.2 利用最小均方误差(LMS)算法进行校正  43-45
    4.4.3 利用变步长LMS算法进行校正  45-47
    4.4.4 利用归一化LMS算法进行校正  47-48
    4.4.5 宽带信号的幅相校正  48-52
  4.5 小结  52-54
第五章多波束天线系统的实现  54-71
  5.1 数字波束形成的实现  54-57
  5.2 数字波束形成网络在FPGA中的实现  57-66
    5.2.1 7-3多波束天线方案设计  57-60
    5.2.2 基于FPGA的7×3数字波束形成网络  60-66
  5.3 一个简单校正系统的FPGA实现  66-70
    5.3.1 算法中数制的确定  67-68
    5.3.2 LMS 滤波器的FPGA实现  68
    5.3.3 测试结果  68-70
  5.4 小结  70-71
第六章总结  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
个人简历及发表的学术论文  77-78

星载多波束天线校正技术研究

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