卫星上下行DBF系统幅相分布测试技术研究.pdf

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1、卫星上下行DBF系统幅相分布测试技术研究任艳阳2015年01月中图分类号：TN914.42UDC分类号：621.39卫星上下行DBF系统幅相分布测试技术研究作者姓名任艳阳学院名称信息与电子学院指导教师杨杰答辩委员会主席苏广川申请学位级别工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyofmeasurementofamplitudeandphaseofDBFsystemsinsatelliteuplinkanddownlinkCandidateName：YanyangRenSchoolorDepartment:In

2、formationandElectronicsFacultyMentor:JieYangChair,ThesisCommittee:GuangchuanSuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学

3、位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要卫星多波束天线的设计已成为提高卫星通信性能、降低系统成本的一项关键性技术。随着数字信号处理技术的发展，数字波束形成已成为阵列天线技术领域的重要组成部分。在多波束形成网络中，由于天线阵元互耦、通道不平衡、馈线长度不同等因素会导致阵列通道间各输出波束的幅相不一致，影响波束的指向精度。本文研究卫星上下行DBF

4、系统幅相分布测试技术来精确估算天线系统的通道不一致性，为DBF系统的通道校准提供补偿参数，保证波束形成的质量。本文从以下五个方面研究卫星上下行DBF系统幅相分布测试技术：1）基于DBF系统的基本组成，建立了上下行DBF幅相分布测试系统的数学模型，并分析了传统矢量网络分析仪在幅相分布测试中的不足。2）针对多波束幅相分布测量问题，结合扩频通信原理，提出了基于CDMA的多波束幅相分布测量方案。并针对该方案中扩频码正交性不足带来的多址干扰问题，提出了采用解相关多用户检测技术来消除的方法。3）针对多通道幅相分布测试技术，通过分析通道间不一致性的来源，提出使用射频电

5、子开关形成虚拟多通道进行分时测量的多通道DMBF幅相分布测试方案，并使用带通采样技术和超高速数模转换器尽可能多的消除通道间不一致性的来源。4）分析给出卫星上下行DBF系统幅相分布测试系统的理论下界，通过仿真验证，证明本文提出的幅相测试方法能够逼近理论下界。5）实现了卫星上下行DBF系统幅相分布测试系统平台的硬件设计、FPGA算法设计，并给出了系统的实测结果。经过计算机建模仿真和硬件设备的实际测试，在最强波束功率与最弱波束功率相差25dB的条件下，本文设计实现的幅相分布测量系统仍能达到相对功率0.1dB和相对相位1°的精度要求。关键词：数字波束形成、多波束

6、、多通道、通道失配、幅相分布测试I北京理工大学硕士学位论文AbstractDesignofsatellitemulti-beamantennahasbecomeakeytechnologytoimprovesatellitecommunicatingperformanceandreducethecostofthesystem.Withthedevelopmentofdigitalsignalprocessingtechnology,digitalbeamforminghasbecomeanimportantpartinthefieldofarrayant

7、ennatechnology.Inthemulti-beamformingnetwork,factorsasmutualcouplingofantenna,channelimbalance,unequallengthofcablescanleadtochannelmismatchofeacharraychannel,andaffecttheaccuracyofbeampointing.ThispaperstudiesthemeasurementofamplitudeandphaseofDBFsystemsinsatelliteuplinkanddownl

8、inkandprovidethecompensationparametersfo