中文摘要：

基于星下数字波束形成（DBF）的跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）中, 中继星的N路阵元信号经频分复用远距离传输到地面站进行波束合成，阵元信号存在严重的交互调干扰和群时延非一致性失真，恶化了星下DBF性能，严重制约TDRSS的建设与发展。本项目从研究带宽随机信号非线性失真机制出发，探索N路阵元带宽随机信号的交调干扰和群时延非一致性失真恶化DBF性能的信道理论，建立参数预测模型；探索DBF指向误差、功率效率和交调干扰均衡器系数间的动态关系，提出基于系统收益最佳的交调干扰动态均衡方法，消除交调干扰失真对DBF性能影响，为提高转发器功率效率寻求新的手段；在寻求频率响应屏蔽（FRM）滤波器的群时延机理基础上，建立滤波器群时延与权系数的关系模型，探索群时延一致性最优的FRM均衡滤波器组的自适应相关联动方法，为改善阵元信号群时延非一致性失真提供新思路。为推进TDRSS建设与发展奠定理论和技术基础。

结论摘要：

跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)是一个利用中继星（同步卫星）和地面终端站，对中、低轨飞行器（如卫星、飞船、导弹、无人机、临空平台等，以下统称飞行器）进行高覆盖测控和数据中继的测控通信系统。TDRS系统采用同步卫星作为“天基”的思想，从根本上解决了“地基”测控系统测控、通信的覆盖范围有限问题，同时还解决了高速数传和多目标测控通信等关键技术难题，具有很高的经济效益，是近代航天测控通信技术的重大突破。美国、俄罗斯和日本等少数国家的TDRSS均已进入成熟应用阶段，正在发展后续系统。2012年7月“天链一号03星”成功发射，实现“天链一号”三颗卫星全球组网运行，标志着中国第一代TDRSS（中继星上采用抛物面天线跟踪单一目标）正式建成。我国第二代TDRSS(中继星上采用相控阵天线可同时跟踪多个目标)目前正在紧锣密鼓 推进之中，预计2015年投入试运行。 在建的第二代TDRSS因采用星下数字波束形成（DBF）技术跟踪目标飞行器，中继星的N路阵元信号经频分复用远距离传输到地面站进行波束合成，阵元信号存在严重的交互调干扰和群时延非一致性失真，恶化了星下DBF性能，严重制约TDRSS的建设与发展。本项目针对这一问题，从研究带宽随机信号非线性失真机制出发，建立了N路阵元带宽随机信号的交调干扰和群时延非一致性失真恶化DBF性能的信道理论及参数预测模型；通过分析DBF指向误差、功率效率和交调干扰均衡器系数间的动态关系，获得了基于系统收益最佳的交调干扰动态均衡方法，消除了交调干扰失真对DBF性能影响，为提高转发器功率效率寻求了一种新的手段；在分析群时延分布规律的基础上，建立了滤波器群时延与权系数的关系模型，获得了群时延一致性最优的均衡滤波器组的自适应相关联动方法 ，为改善阵元信号群时延非一致性失真提供了一种新的手段。 项目的研究成果，不仅在于通过对基于FDM体制的TDRSS反向链路N 路阵元信号失真对星下DBF性能恶化机理的探索，建立了TDRSS反向链路信道理论模型，为TDRSS的工程建设与发展提供理论依据。更主要是提出了基于系统收益最佳的交调干扰动态均衡思想，及群时延一致性最优的均衡滤波器组的自适应相关联动方法，为提高TDRSS转发器功率效率、改善信道群时延特性、降低建设和运行成本，获得了一套新的解决思路并奠定了相应的技术基础。