临近空间宽带射频前技术研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文临近空间宽带射频前技术研究姓名：郑淑梅申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：曾兴雯；陈建民200903 随着对系统传输能力和空间纵深高度的要求越来越高，研究无人机数据链宽带射频前端特性和临近空间环境适应性，就显得十分必要和紧迫。本文就是从这个必要性出发，研究无人机多频段数据链宽带射频前端特性。本文以工程实际需求详细研究了无人机数据链宽带射频前端设备，对射频前端及主要部件进行仿真设计及实现，建立了一个通用化、标准化、模块化的宽频带射频前端仿真平台。本文对临近空

2、间射频前端滤波器设计进行了深入分析，详并通过整机性能测试给出了不同气压下的性能测试结果。本文在无源交调问题的研究中，通过分析不同波段和同一波段多载波间的无源互调，研究了两种无源互调的幅度和功率电平预测方法，即一种采用傅立叶级数法推导了三载波情形下二阶和三阶互调产物与输入功率关系式；另一种利用多分析，给出了无源互调测量方法，验证了测量方法的可行性和有效性。本文针对临近空间低气压条件下射频信号产生二次电子倍增放电现象，给出了工程抑制二次电子倍增措施，结合工程提出临近空间射频信号二次电子倍增检测方法及

3、手段。 ����锄�������������������綽������������籅���印�����������������、，�齦缸�������簔���琣��������丘���蔰���好頵����������������������������������．�咐�餯�����删�������醥���蒬��������姗��������齞��������������喑鷇�梳禿����琣量∽��：������ 第一章引言引�言��应用背景域，也可称亚轨道或空天过渡区，大致包括大气平流层区域、

4、中间大气层区域和着特殊位置，既不属于航天范畴，也不属于航空范畴，对于情报收集和监视以及通信保障很有发展前景，是目前战略研究的热门领域。“临近空间’’平台是指能够在“临近空间”区域长时间、准静止运行，并可承载一定规模有效载荷的可靠飞行器。根据携带不同类型的载荷，可具备通信、遥件和良好的电磁特性，数十年来人们一直在尝试利用临近空间平台长期驻空进行观测和通信。面对“临近空间平台”未来巨大的作战潜力，美、日、韩及西欧各国已经投入了大量的人力、物力争相研究“临近空间”飞行器的概念和型号，为“临近空间平台”

5、的应用与发展起到了巨大的推动作用。在这种情形下，开展针设定的任务，必须采用多种数据链传输手段，特别是要采用宽带数据链，以支持空间飞行器协同探测的大容量数据传输的需要。多种数据链支持数据传输，如图��所示。多种数据链支持临近空间平台数据传输 方面：�多波段、多通道的宽频段数据链临近空间中继的多目标抗干扰测控系统，地面站通过临近空间中继机实现多目标任务机的测控，同时，地面站也可直接对任务机进行测控。中继机与地面站之间、地面站之间以及中继机与目标数小于�个任务机间数据链采用频分多址。考虑飞行器的安全性

6、，数据链配置了应急窄带数据链。综合上述，临近空间中继机配置多种数据链数据链，因此必须研制多波段、多通道宽频段射频前端设备。�作用距离和数据速率要求高�临近空间环境��问题的提出落引起的短时影响，故并没有引起人们注意。当飞行器飞到��处时，上行遥 第一章引言大家对该现象进行了分析讨论，大家一致认为：电打火是造成性能恶化的根首先想到临近空间与地面环境最大的区别在于气压不同。为了验证射频前端在低气压条件下工作不同于地面条件，我们通过对比试验进行分析。将在地面工作正常的�淦登岸酥糜诘脱共漳冢�Ｄ���叨

7、绕����进行试验。试验结试验，试验结果与飞行试验一致，即气压在���盋射频前端的损耗增大���，腔体滤波器，发现确有打火痕迹。这说明低气压条件下，腔体器件进行大功率传输时，会出现打火现象。同时，我们还发现陶瓷介质腔滤波器和空气介质腔体滤波器打火后的结果还有不同之处：空气介质腔体滤波器在低气压下打火，造成链路中断，但在气压恢复到常态后，其链路特性也得到恢复；而陶瓷介质腔滤波器在低气压下打火后，即使气压恢复到常态，其性能也不能得到恢复。这是因为，介质本身被击穿而烧毁后是不能恢复的。其次临近空间与地

8、面环境温度也不同。临近空间大气温度比地面温度低的多，对多链路整机进行联试时发现，系统内�刀喂Ψ藕虲频段功放同时经天线发射发射信号的频率和，关闭两个发射信号之一，干扰信号消失，因此干扰信号的产生来源于两个大功率信号的互调。综上所述，抑制临近空间射频二次电子倍增和无源互调研究就是本题目要研 临近窄问宽带射频前端技术研究究的主要内容。��国内外动态无线电所要求的通用性和灵活性，将软件化、智能化的设计思想体现到具体的应用中。宽带射频前端避开干扰实现临近空间高速数据的可靠传输要从以下方面研 在国外技术封锁