调制体制对“黑障”通信性能影响的研究

发布时间：2017-09-04 21:44

  本文关键词：调制体制对“黑障”通信性能影响的研究

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【摘要】：当超高音速飞行器进入大气层时,与地面测控站之间用于通信的无线电波被衰减或者被等离子层反射,发生通信被短暂性中断的物理现象,我们称之为通信“黑障”。这种现象很常见,在人类探索太空之初就曾经出现过,到近50年后的今天,返回舱再入大气层依旧会遇到通信“黑障”问题。当出现“黑障”现象时,飞行器将无法发送和接收所有的通信信号,比如GPS信号、数据遥测信号和语音通信信号等。同时通信“黑障”也是制约超高音速飞行器的发展和人类进军火星的关键因素。因此,对“黑障”问题的研究非常有必要。本论文从通信的角度出发,比较系统的研究电波在等离子体环境下的传输特性。(1)本文在前人研究的基础之上,对等离子体的基本特性和与电波的相互作用进行了深入的分析和探讨,对等离子体影响电波的衰减常数进行了合理的推导和演算。并且探讨了等离子体的一些相关常数和衰减常数之间的作用关系。为下文等离子体信道建模做好铺垫。(2)文章深入的分析了等离子体对电磁波传输特性的影响。等离子体对电波有时变抖动特性及幅度调制效应等,利用Matlab/Simulink搭建了合理的动态等离子信道模型。然后对比了不同的调制电波在等离子体信道中传输后的优劣,并对目前抑制“黑障效应”的有效措施进行了分析,奠定了航天飞行器监控系统的理论和实践基础。(3)本文论述了外加磁场改善“黑障效应”的方法。首先,文章阐述了外加磁场时,电磁波与等离子体相互作用的机理,并提出了“磁窗”模型。随后选取了BPSK调制方式,从理论和实验两个角度分析了电波在磁化等离子体环境下,频谱图、星座图、眼图等性能参数变化。实验证明,加磁场后,能有效的改善等离子体对信号的影响。本文最大的创新点是大部分的数据分析都是以实验为基础的,可信度比单纯的仿真更高一些。为后面的航天航空事业提供很好的数据参考。
【关键词】：黑障效应 通信 信道建模
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243.1;TN91
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 目前常用抑制通信黑障技术的介绍13-15
• 1.4 论文的主要结构和内容安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 等离子体及信道建模理论研究17-29
• 2.1 等离子体的含义及分类17
• 2.2 等离子体的主要参数17-22
• 2.2.1 等离子体密度17-18
• 2.2.2 等离子体频率18-19
• 2.2.3 等离子体碰撞频率19
• 2.2.4 等离子体电导率的推导19-20
• 2.2.5 等离子体介电常数的计算20-21
• 2.2.6 等离子体环境下，传输系数的计算21-22
• 2.3 黑障产生时目标的环境特点分析22-24
• 2.3.1 等离子体密度与目标高度的关系22
• 2.3.2 工作频率与等离子体透射系数的关系22-24
• 2.4 无线信道建模的概念及分类24-26
• 2.4.1 信道的概念24-25
• 2.4.2 常用的无线信道模型25
• 2.4.3 再入信道模型的建立25-26
• 2.5 等离子体对MPSK通信系统的影响26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 动态等离子鞘套信道建模29-43
• 3.1 常见的几种数字调制方式的比较29-30
• 3.2 实验平台介绍30-32
• 3.2.1 矢量信号发生器31
• 3.2.2 频谱分析仪31-32
• 3.2.3 等离子体源32
• 3.3 实验结果分析32-33
• 3.5 等离子体信道模型的建立33-36
• 3.5.1 无线信道的传输特性33-34
• 3.5.2 仿真的条件34-35
• 3.5.3 等离子体密度35-36
• 3.6 BPSK通信系统性能评估36-42
• 3.6.1 信号发生器37
• 3.6.2 基带调制37-38
• 3.6.3 频带调制38-39
• 3.6.4 仿真结果分析39-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 磁化等离子体对传输体制性能影响的评估43-53
• 4.1 加磁场改善“黑障”效应原理43-45
• 4.1.1 加磁场传输系数的改变43-44
• 4.1.2 加磁场后左右旋截止频率的改变44
• 4.1.3 加磁场对透射系数的影响44-45
• 4.2 实验结果分析45-50
• 4.2.1 实验参数的介绍46
• 4.2.2 频谱图对比46-47
• 4.2.3 星座图对比47-48
• 4.2.4 眼图对比48-49
• 4.2.5 加磁场后，，误码率曲线对比49-50
• 4.3 等离子体信道仿真及分析50-52
• 4.3.1 仿真参数设置50
• 4.3.2 频谱图对比50-51
• 4.3.3 眼图对比51-52
• 4.3.4 星座图对比52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 总结与展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨敏;李小平;谢楷;刘彦明;石磊;;电磁信号在时变等离子体中传播的调制效应[J];宇航学报;2013年06期

本文编号：794026