一种共形阵星地通信地面接收波束形成器设计

田靖才，徐达龙，王 昊

(南京理工大学，江苏 南京 210094)

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人造卫星技术是现代科学中应用广泛的一项技术，在气象、地球观测、广播和通信等领域都发挥着不可替代的作用。随着卫星技术的高速发展，越来越多的军用和民用卫星投入使用。卫星工作过程中一个重要环节是与地面通信，星地之间稳定的数据交互是卫星正常工作的前提条件。因此，针对星地通信地面端的研究和工程实践具有重大意义。

从接收信号的角度，要求星地通信地面站接收覆盖范围广，尤其是方位维要求全覆盖。卫星在一个庞大的轨道上运行，地面接收站需要能接收来自各个方位的信号。由于轨道高度的变化，要求地面站在俯仰维可以接收较大范围内的信号。同时，卫星处于一个不断运动的过程当中，要求地面接收站可以实时获取卫星当前位置对于地面接收站的指向角度，并及时调整波束指向卫星方向。相比于模拟的相控阵波束，采用更加灵活的数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术，更有利于实现这些要求。

近年来针对星地通信系统的研究中，文献[1]提出了一种基于 FPGA+MPC8260内核的地面站通信机的设计方案，以适应低轨微纳卫星信道强烈的多普勒效应及突发遥测的工作模式。文献[2]提出了基于ZigBee技术的星地通信方案，电路设计简单，降低了星地通信的硬件成本。

本文设计了一种共形阵的星地通信面接收波束形成器。采用球面阵圆极化天线的形式，在FPGA平台上完成信号处理。……