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跟踪与数据中继卫星系统(Tracking and Data Relay Satellite System,简称TDRSS),是为中、低轨道航天器与航天器之间及航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控服务的系统,简称中继系统。跟踪与数据中继卫星系统作为一种新型的天基测控系统利用“天基”设计思想,增大对中低轨道航天器的覆盖率、减少地面测控站的数量,从根本上解决了通信测控的高覆盖率问题,在空间技术发展中起到了重要作用。 基于星下DBF的TDRS系统反向链路存在群时延的非一致性,导致地面站各阵元信号的相对相位和幅度均遭到了破坏,这会严重影响TDRS系统的DBF性能。 针对这一问题,本文的主要研究内容和贡献如下: (1)介绍了基于星下DBF的TDRS系统的结构,以及数字波束形成的主要内容;利用相关知识的介绍,阐述了产生 TDRS系统通道间群时延非一致性的内在机理; (2)研究了群时延失真对DBF性能的影响。建立数学模型,利用数学公式推导分析了群时延失真对DBF性能的影响;在仿真平台上面建立仿真模型,从群时延失真的两个方面仿真分析群时延非一致性对DBF性能的影响。 (3)研究了改善群时延失真的措施。通过采用基于LMS算法的自适应均衡技术来补偿群时延失真对TDRS系统DBF性能的影响;在仿真平台上面,通过均衡前后仿真效果的对比,验证了基于LMS算法的均衡器的有效性。 (4)对所采用的均衡算法进行了相应的改进。针对经典LMS算法固有的缺点,结合TDRS系统信道的特性,对经典的LMS算法进行了相应的改进,讨论了一种改进的变步长LMS算法,并通过仿真平台的仿真结果验证了改进算法在减小指向误差、抑制旁瓣、降低迭代次数等方面更具有优势。 通过对TDRS系统反向链路群时延失真特性对TDRS系统的DBF性能影响的研究,获得了一些重要的结论,为我国下一代 TDRS系统的建设提供了理论依据和技术指标。