天线组阵中信号合成的关键技术研究

射电天文科学以及深空探测的迅猛发展，对射电望远镜的性能提出了新的需求。而目前单个天线性能的提高已经达到极限，通过大量小天线组阵的方法是获得更高天线增益的基本途径。时延和相位差的估计精度是影响天线阵信号合成性能的关键。据此首次将SUMPLE权值信噪比估计、信号合成性能估计和相位漂移补偿算法由均匀阵推广到非均匀阵，提出非均阵各天线信号强度的估计方法。利用观测值之间的几何关系，提出天线阵时延的最小二乘估计和互补卡尔曼滤波算法。综合阵中所有天线单元的相关值，提出相位差递推最小二乘估计和滤波方法。针对不同天线干扰相关的情况，提出相位差循环互相关和循环自相关估计方法。提出综合考虑深空探测信号合成和射电天文用途的天线位置分布的最优化方法。建立由3至5面小天线和50米天线组成的天线组阵实验系统，分别完成软件信号合成器和基于FPGA的实时硬件合成器的研制。为我国将来的天线组阵打下技术基础。

射电天文科学以及深空探测的迅猛发展，对射电望远镜的性能提出了新的需求。而目前单个天线性能的提高已经达到极限，通过大量中小天线以及充分利用现有大型天线进行组阵的方法是获得更高天线增益的基本途径。时延和相位差的估计精度是影响天线阵信号合成性能的关键。首次将SUMPLE权值信噪比估计、信号合成性能估计和相位漂移补偿算法由均匀阵推广到非均匀阵，提出非均阵各天线信号强度的估计方法。利用观测值之间的几何关系，提出了天线阵时延的最小二乘估计和互补卡尔曼滤波算法，相位差递推最小二乘估计和滤波方法。针对不同天线干扰相关的情况，提出相位差循环互相关和BPSK信号循环自相关估计方法。组建了由4面天线组成的天线组阵实验系统，完成了软件和基于FPGA硬件的相关与合成器的研制。