本文關鍵詞：相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)信號處理模塊設計與實現(xiàn)　出處：《電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：相控陣天線具有掃描速度快、抗干擾能力強、波束指向靈活等特點,因而采用相控陣的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)越來越受到關注。衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中的陣列天線通常是安裝在車、船、飛機等運動載體上,載體平臺的運動將導致天線波束偏離衛(wèi)星方向,從而影響信號的正常接收和通信。因此,如何自動并穩(wěn)定地跟蹤衛(wèi)星是其中的一個關鍵問題。目前,機動目標的自跟蹤技術在雷達領域應用較為廣泛,但有關衛(wèi)星自跟蹤系統(tǒng)的文獻等研究成果則相對少見。本文就相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)中的信號處理模塊展開研究,分析了和波束形成與中頻輸出、角度估計和跟蹤濾波模塊的原理,對常見的角度估計和跟蹤濾波算法性能做了對比,并以FPGA作為目標平臺,實現(xiàn)了直接比相測角算法。首先介紹了相控陣天線的基本組成和原理,給出了系統(tǒng)整體架構,并介紹了系統(tǒng)主要信號處理模塊的基本原理及處理流程,為后文的研究奠定基礎。然后針對系統(tǒng)采用的均勻面陣,介紹了波束形成與中頻輸出、比幅與比相測角方法的原理,并對兩種測角方法的性能做了仿真對比。結論表明在本系統(tǒng)中比相法具有更高的測角精度,選擇直接比相法作為跟蹤時的角度估計方法。此外論文還研究了相控陣衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)中的跟蹤濾波技術。介紹了三種基本的跟蹤濾波算法原理,通過對比選擇α-β濾波作為系統(tǒng)跟蹤濾波方案。并通過仿真討論了信噪比、通道幅相誤差、波束指向誤差和載體姿態(tài)測量誤差對跟蹤濾波性能的影響。為跟蹤濾波算法的工程應用提供了理論參考。最后研究了基于FPGA的直接比相測角算法的實現(xiàn),主要包括接收信號預處理模塊、基于CORDIC算法的基本運算單元、相位差求解和角度求解模塊的實現(xiàn)方案、模塊結構以及仿真結果。文章還完成了基于FPGA的直接比相法的實驗測試。實驗表明基于FPGA的直接比相測角算法能夠正確地實現(xiàn)角度估計功能,方位角和俯仰角測角誤差分別約在1.5。和1。以內。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.2

【參考文獻】

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本文編號：1337511