本文關鍵詞：調制體制對“黑障”通信性能影響的研究

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【摘要】：當超高音速飛行器進入大氣層時,與地面測控站之間用于通信的無線電波被衰減或者被等離子層反射,發(fā)生通信被短暫性中斷的物理現象,我們稱之為通信“黑障”。這種現象很常見,在人類探索太空之初就曾經出現過,到近50年后的今天,返回艙再入大氣層依舊會遇到通信“黑障”問題。當出現“黑障”現象時,飛行器將無法發(fā)送和接收所有的通信信號,比如GPS信號、數據遙測信號和語音通信信號等。同時通信“黑障”也是制約超高音速飛行器的發(fā)展和人類進軍火星的關鍵因素。因此,對“黑障”問題的研究非常有必要。本論文從通信的角度出發(fā),比較系統的研究電波在等離子體環(huán)境下的傳輸特性。(1)本文在前人研究的基礎之上,對等離子體的基本特性和與電波的相互作用進行了深入的分析和探討,對等離子體影響電波的衰減常數進行了合理的推導和演算。并且探討了等離子體的一些相關常數和衰減常數之間的作用關系。為下文等離子體信道建模做好鋪墊。(2)文章深入的分析了等離子體對電磁波傳輸特性的影響。等離子體對電波有時變抖動特性及幅度調制效應等,利用Matlab/Simulink搭建了合理的動態(tài)等離子信道模型。然后對比了不同的調制電波在等離子體信道中傳輸后的優(yōu)劣,并對目前抑制“黑障效應”的有效措施進行了分析,奠定了航天飛行器監(jiān)控系統的理論和實踐基礎。(3)本文論述了外加磁場改善“黑障效應”的方法。首先,文章闡述了外加磁場時,電磁波與等離子體相互作用的機理,并提出了“磁窗”模型。隨后選取了BPSK調制方式,從理論和實驗兩個角度分析了電波在磁化等離子體環(huán)境下,頻譜圖、星座圖、眼圖等性能參數變化。實驗證明,加磁場后,能有效的改善等離子體對信號的影響。本文最大的創(chuàng)新點是大部分的數據分析都是以實驗為基礎的,可信度比單純的仿真更高一些。為后面的航天航空事業(yè)提供很好的數據參考。
【關鍵詞】：黑障效應 通信 信道建模
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V243.1;TN91
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的背景與意義10-12
• 1.2 國內外研究現狀12-13
• 1.3 目前常用抑制通信黑障技術的介紹13-15
• 1.4 論文的主要結構和內容安排15-16
• 1.5 本章小結16-17
• 第二章 等離子體及信道建模理論研究17-29
• 2.1 等離子體的含義及分類17
• 2.2 等離子體的主要參數17-22
• 2.2.1 等離子體密度17-18
• 2.2.2 等離子體頻率18-19
• 2.2.3 等離子體碰撞頻率19
• 2.2.4 等離子體電導率的推導19-20
• 2.2.5 等離子體介電常數的計算20-21
• 2.2.6 等離子體環(huán)境下，傳輸系數的計算21-22
• 2.3 黑障產生時目標的環(huán)境特點分析22-24
• 2.3.1 等離子體密度與目標高度的關系22
• 2.3.2 工作頻率與等離子體透射系數的關系22-24
• 2.4 無線信道建模的概念及分類24-26
• 2.4.1 信道的概念24-25
• 2.4.2 常用的無線信道模型25
• 2.4.3 再入信道模型的建立25-26
• 2.5 等離子體對MPSK通信系統的影響26-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第三章 動態(tài)等離子鞘套信道建模29-43
• 3.1 常見的幾種數字調制方式的比較29-30
• 3.2 實驗平臺介紹30-32
• 3.2.1 矢量信號發(fā)生器31
• 3.2.2 頻譜分析儀31-32
• 3.2.3 等離子體源32
• 3.3 實驗結果分析32-33
• 3.5 等離子體信道模型的建立33-36
• 3.5.1 無線信道的傳輸特性33-34
• 3.5.2 仿真的條件34-35
• 3.5.3 等離子體密度35-36
• 3.6 BPSK通信系統性能評估36-42
• 3.6.1 信號發(fā)生器37
• 3.6.2 基帶調制37-38
• 3.6.3 頻帶調制38-39
• 3.6.4 仿真結果分析39-42
• 3.7 本章小結42-43
• 第四章 磁化等離子體對傳輸體制性能影響的評估43-53
• 4.1 加磁場改善“黑障”效應原理43-45
• 4.1.1 加磁場傳輸系數的改變43-44
• 4.1.2 加磁場后左右旋截止頻率的改變44
• 4.1.3 加磁場對透射系數的影響44-45
• 4.2 實驗結果分析45-50
• 4.2.1 實驗參數的介紹46
• 4.2.2 頻譜圖對比46-47
• 4.2.3 星座圖對比47-48
• 4.2.4 眼圖對比48-49
• 4.2.5 加磁場后，，誤碼率曲線對比49-50
• 4.3 等離子體信道仿真及分析50-52
• 4.3.1 仿真參數設置50
• 4.3.2 頻譜圖對比50-51
• 4.3.3 眼圖對比51-52
• 4.3.4 星座圖對比52
• 4.4 本章小結52-53
• 第五章 總結與展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59

【參考文獻】

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1 楊敏;李小平;謝楷;劉彥明;石磊;;電磁信號在時變等離子體中傳播的調制效應[J];宇航學報;2013年06期

本文編號：794026