基于宽带和跳频信号的星载智能天线波束形成技术研究

Satellite communication is one of the main modern communication ways, it holds an important position in the military and aerospace field, but the uplink and downlink of satellite communications are susceptible to be interferenceed because of its communication way's exposure characteristic and broadcasting working mannner. Therefore, from the point of anti-interference, the beamforming questions of spaceborne smart antenna are studied, focusd on the beamforming of smart antenna when the communication signal is a wideband signal and frequency-hopping signals, and the algorithm is verified through simulation.. It can effectively suppress various kinds of interference to satellite communications and it has great significance for achieving the security of satellite communications.

卫星通信是现代通信的主要方式之一，它在军事应用和航天科技领域具有重要的地位。由于通信卫星的暴露性和广播型的通信方式，其上、下行链路容易受到干扰。为此本项目将从抗干扰的角度研究同步轨道卫星上的智能天线的波束形成技术，重点研究当通信信号为宽带信号和跳频通信信号时所采用的智能天线波束形成方法，并进行仿真验证。本项目的研究成果可有效地抑制不同干扰对卫星通信的影响，这对实现安全的卫星通信具有重要的理论意义和实用价值。

卫星通信是现代通信的主要方式之一，它在军事应用和航天科技领域具有重要的地位。由于通信卫星的暴露性和广泛使用的广播型的通信方式，其上、下行链路容易受到干扰。为此本文从抗干扰的角度研究了同步轨道卫星上的智能天线的波束形成技术，可有效地抑制不同干扰对卫星通信的影响，这对实现安全的卫星通信具有重要的理论意义和实用价值。.本课题的主要研究成果如下：.1．基于降雨（降雪）、云雾、沙尘、大气分子吸收及大气闪烁等大气环境对Ka频段电磁波的传播影响，分析了Ka频段星地链路信号传播的特性，进而建立了典型天气条件下的Ka频段卫星通信信道的仿真模型。.2．针对星上宽带信号的波束形成问题，提出了一种新的恒定束宽波束形成方法——恒定主瓣低旁瓣频率不变恒定束宽波束形成方法（CMLS-FDFIBS）。该方法能保证波束旁瓣低于设定值的条件下，主瓣以最佳准则逼近参考波束；仿真实验表明在通信卫星的链路受到强干扰以及协方差矩阵存在估计误差造成零陷偏移情况下，CMLS-FDFIBS方法 能根据需要设计出具有一定宽度和深度的零陷来抑制干扰，同时保持恒定的波束主瓣响应。.3．在详细分析了跳频通信对智能天线波束形成的影响以及多种干扰方法对跳频通信信号干扰可行性的基础上，针对能有效干扰跳频通信信号的部分驻留时间干扰（PTRI），提出了一种抑制部分驻留时间干扰的智能天线波束形成方法，建立了系统结构模型，并提出了转换矩阵的概念。仿真实验表明该方法对部分驻留时间干扰具有较好的抑制作用，且能利用多跳的数据连续估计，提高了自适应波束形成的收敛速度和指向精度。