星载智能天线波束赋形与单脉冲角度估计技术研究与验证

摘要

低轨卫星通信具有全球覆盖、空间衰减和传输延时小、便于地面设备小型化等优点，可以用于实现全球实时移动通信和无线接入，各国都在竞相开展相关领域研究。智能天线作为低轨卫星通信关键技术之一，具有十分重要的研究意义和实用价值。
　　本文首先针对星载智能天线55°大张角范围内对地等通量低旁瓣覆盖的要求，开展了高效波束赋形算法研究。主要研究内容包括:提出了一种高效迭代最小方差波束赋形算法，用于静态赋形方向图的优化;在此基础上，提出了两种干扰零陷快速生成的赋形算法，可以在保证赋形性能的同时，快速生成抗干扰零陷，适用于星载实时计算。
　　接着，针对星载智能天线55°大张角范围内快速用户角度估计的要求，提出了一种结合角度粗估计和精估计的快速分步二维单脉冲角度估计方法，可以快速精确定位用户位置;针对偏离波束指向目标的角度估计精度差的问题，提出了基于三阶泰勒展开的二维单脉冲测角算法，有效增大单脉冲角度估计的测角区间，进一步提高测角精度。
　　最后，开展上述快速波束赋形算法和角度估计算法在9阵元圆环形阵列智能天线系统上的性能测试。全面参与测试系统的研制，完成系统测试总控和显示软件的研制，在微波暗室完成本文所提出算法的系统实验验证。仿真和实测结果均验证了本文所提出算法的高效性和实用性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 波束赋形技术研究动态

1．2．2 单脉冲角度估计研究动态

1．3 本论文主要工作

2 快速波束赋形技术的研究

2．1 阵列模型

2．1．1 9阵元阵列模型

2．1．2 19阵元阵列模型

2．2 高效的迭代最小方差波束赋形算法

2．2．1 引言

2．2．2 算法原理

2．2．3 算法仿真与分析

2．3 带零陷的高效的智能天线波束赋形算法

2．3．1 引言

2．3．2 算法原理

2．3．3 算法仿真与分析

2．4 本章小结

3 快速高精度单脉冲角度估计技术的研究

3．1 单脉冲角度估计的基本原理

3．2 宽角度覆盖的快速二维角度估计方法

3．2．1 引言

3．2．2 算法原理

3．2．3 算法仿真与分析

3．3 基于三阶泰勒展开的单脉冲角度估计方法

3．3．1 引言

3．3．2 算法原理

3．3．3 求解过程与收敛性分析

3．3．4 仿真结果与分析

3．4 本章小结

4 波束赋形与角度估计算法的系统验证

4．1 测试系统构建和测试过程

4．2 总控测试软件设计

4．2．1 设计思路

4．2．2 主要指标测试方法

4．2．3 设计过程

4．3 测试系统性能测试与分析

4．3．1 测试指标要求

4．3．2 测试过程与测试结果

4．4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间专利申请和论文发表情况

攻读硕士学位期间参加科学研究情况