朱庆林 孙方 王红光 田耀佳 刘琨 张利军

(中国电波传播研究所,青岛 266107)

大气扰动对深空通信天线组阵性能的影响

朱庆林 孙方 王红光 田耀佳 刘琨 张利军

(中国电波传播研究所,青岛 266107)

大气结构常数;大气扰动;对流层延迟;精密单点定位;深空通信;天线组阵;相位误差

引 言

随着深空甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)探测技术的发展,深空任务中向更远行星探测的需求越来越迫切,任务要求传输的探测数据量也越来越大,用于深空探测的频段已从S、X频段全面升级到Ka频段[1]．与此同时,远距离、高频段的系统指标导致信号传输路径损失极大,这就要求地面站采用大口径抛物面天线,尽量增加接收面积以提高信噪比,然而天线口径越大/波束越窄,探测器下行信号的捕获越难．美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)深空网的70 m口径大天线已达目前的工程极限,要进行深空更远距离的探测必须采用天线组阵技术．天线组阵是指在一定地域范围内多个天线组成阵列,将各天线接收到的同一信源的信号合成,提高接收信噪比[2]．在各天线噪声不相关的条件下,理论上N个天线组阵接收信号的信噪比是单个天线的N倍．若用体积小、重量轻、波束宽的中小口径天线组阵,则对信号捕获跟踪更为有利．另外,在能力扩展、可靠性、灵活性、多目标通信和成本等方面,天线组阵比单个大天线的优势更加明显[3]．

组阵信号的合成主要考虑信号相位,而影响信号相位的最显著因素是地球对流……