[发明专利]一种提高TDRSS转发器功率效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及TDRSS(跟踪与数据中继卫星系统)，更具体地，涉及一种消除TDRSS转发 器高功率放大器产生的交调干扰对多飞行器星下DBF(数字波束形成)指向精度影响的自适 应均衡方法，以实现转发器高功率放大器自适应地以最佳功率效率发射信号。

背景技术

TDRSS以其高覆盖率、高数据率和多目标测控能力在空间技术发展中起到了极其重要的 作用，已受到世界各国的高度重视。

TDRSS的反向链路是把遥测数据从用户卫星传输到地面站的信息传输通道，它能同时传 输多个用户(飞行器、用户星等)的测控信息。为了同时跟踪和转发多个目标，TDRSS的中 继卫星上通常采用基于波束形成的相控阵天线。为了减少中继星上数字处理环节，以使卫星 上设备尽可能简单，同时考虑到以后扩充跟踪目标数的方便，TDRSS通常采用星下DBF方 案。基于星下DBF的TDRSS中，TDRS(中继星)上有30个独立的螺旋天线(阵元)，每一 个阵元接收的信号都被独立传输到地面终端站用于DBF，目前是采用FDM(频分复用)体制 来传输30路阵元信号。根据30路阵元信号的相对相位和幅度，进行地面波束合成，这就构 成一种相控阵“地面多波束形成”系统。

基于星下DBF的TDRSS，由于采用FDM的多路传输体制将TDRS星上30路天线阵元 信号传到地面，30路频分复用阵元信号需要通过高功率卫星转发器进行放大处理。为了获得 较高的输出功率，卫星转发器的行波管通常工作在饱和状态，此时输出功率最大，效率最高， 但非线性失真也最严重，30路阵元信号会出现严重的交互调干扰，导致输出的30路阵元信 号频谱严重恶化，因此地面终端站用来DBF的30路阵元信号存在严重的交调失真，故造成 星下DBF指向严重偏差。

为了降低30路阵元信号的交互调干扰对TDRS系统DBF指向精度的影响，需要采用相 关技术对转发器的行波管非线性特性进行补偿。目前补偿大功率行波管放大器的非线性失真 的方法一般有：1)输入回退技术，它采用减小功放的输入信号，使其工作在线性区，但是输 出功率也减少，功率效率降低，会缩短中继卫星的电源寿命。2)预失真技术，其方法是先对 输入信号进行预失真(预失真器的非线性特性是功率放大器非线性特性的逆函数)，然后将预 失真的信号再通过大功率放大器，从而在放大器输出端得到无失真的线性放大信号。但预失 真技术一般在基带完成，需要把30路阵元信号数字化，这对于TDRSS来说，会加重中继星 的负担，与为了降低中继星上的数字处理环节，才把DBF放在地面实现的方案不相符。所以 对于TDRSS，采用预失真技术不可行。3)交调干扰均衡技术，其方法是在接收端加均衡器， 通过发送已知训练序列来调整均衡器的权系数，或采用盲均衡算法实现权系数的调整。对于 TDRSS，飞行器或卫星等发送的信息一般是未知的，故无法通过训练序列来实现均衡算法， 如采用盲均衡算法，因要获得30路阵元信号的高阶统计量，故盲均衡算法相对会很复杂。

发明内容

针对TDRSS反向链路存在严重交调干扰以及现有技术存在上述及其他问题，本发明的目 的是在于提供一种提高TDRSS转发器高功率放大器功率效率的自适应功率控制方法。本发明 的目的是这样实现的：

A、中继卫星前级处理(1)的30路天线阵元接收空中M个飞行器的信号，然后经 过放大、FDM合成、变频处理，提供给转发器高功率放大(2)；

B、给定转发器高功率放大(2)的工作点，以某一功率效率向地面高功率发射N 路阵元的FDM信号；

C、TDRSS地面终端站的地面前级处理(3)，完成信号的接收、放大、变频和数字 化，送入N路交调干扰均衡处理(4)；

D、在LMS权系数控制算法(9)提供的权系数矢量w₁(n)，w₂(n)，…，w_N(n)的作用 下，均衡处理(4)消除N路阵元信号中的交调干扰成分，把输出信号y_i(n) (i＝1，2，…，N)提供给DBF算法处理(5)；

E、DBF算法处理(5)接收到来自均衡处理(4)消除交调干扰后的N路阵元信号 y_i(n)(i＝1，2，…，N)，进行数字波束合成，获得M个飞行器波束方位的估 计值DBF所采用的算法可以根据需要而选定；