深空天线组阵相关合成算法的Simulink仿真与分析*

赵晓明**,偶晓娟,陈学军,李晶,魏瑞利

(西安卫星测控中心,西安 710043)

摘要：为对深空网天线组阵中几种相关合成算法进行分析比较,构建了一种新的Simulink仿真模型。将其应用于某测控站天线组阵试验数据,验证了模型的可行性。在此仿真模型下,对Simple、Sumple和Matrix-free 算法进行了频标同源/频标不同源、弱信号/强信号、2/3/6个天线等组阵情况下的仿真分析。三种算法在频标同源情况下的合成效率均优于不同源的情况；强信号组阵情况下,三种算法的信噪比合成性能基本相当；Simple算法在6天线情况下,信噪比合成性能下降；Sumple算法在组阵的天线数目很少时,合成信噪比较低且不稳定,在天线数目较多时性能良好；Matrix-free算法性能稳健,合成效率始终大于95%。该Simulink仿真模型对于进行天线组阵信号相关算法的分析具有一定的价值。

关键词：深空网；测控；天线组阵；信号相关算法；Simulink仿真；合成效率

1引言

随着我国大口径天线深空站的建成,深空探测研究和试验不断发展,但由于大口径天线建造成本高、资源调度不灵活等显而易见的缺点,构建天线组阵对深空测控提供支持已日益紧迫[1-2]。

我国自2005年开始天线组阵的研究后,理论研究不断深入[3-8],工程上的天线组阵试验[9]从2010年正式展开。2010年10月，某研究所的合成基带进行了4×12 m天线组阵技术验证试验；2011年11月，另一研究所的四通道合成基带原理样机对位于拉格郎日L2点的“嫦娥二号”开展了下行信号的实时合成试验；……