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深空探测天线阵大气相位扰动修正方法综述
引言
随着人类对太空探索的不断深入，对深空探测天线阵的要求也越来越高。深空探测需要信号的高质量传输，但是在传输过程中，天气和大气相位扰动都会影响信号的质量，进而影响数据的获取和分析。因此，深空探测天线阵大气相位扰动修正方法的研究对深空探测的成功和数据质量的保证至关重要。
本文旨在综述当前深空探测天线阵大气相位扰动修正方法的研究现状和未来发展方向，并探讨其在实际应用中存在的问题和挑战。
一、大气相位扰动影响深空探测天线阵的传输
大气相位扰动是深空探测天线阵中信号传输的一个主要障碍，尤其在Ka频段或更高频段，这种扰动对信号的影响更加显著。大气相位扰动是由于大气中悬浮的水滴和小颗粒体对无线电波的散射、吸收、折射以及大气密度、温度和湿度的变化等因素共同作用导致的，这些因素都会引起波前延迟和相移，进而影响信号的传输和接收。
例如，在卫星通信中，由于卫星轨道高度较高，天线阵所处的大气压降很大，大气折射率的变化会导致信号的相位随时间而变化，并带来进一步的影响，例如降低信号质量，甚至可能使信号完全丢失。因此，为了保证深空探测天线阵的信号传输质量，必须考虑大气相位扰动的修正方法。
二、深空探测天线阵大气相位扰动修正方法现状综述
1.时间延迟方法
时间延迟方法是最早被提出的一种大气相位扰动减小方法，它利用先验信息或者天线阵自身测量的信号，通过延迟信号的时间，来消除大气引起的相位变化。时间延迟方法分为逐点时间延迟和全局时间延迟两类，逐点时间延迟是通过测量接收的信号到达的时间，使其达到同步或者平滑的效果，全局时间延迟则是根据大气模型来测算引起延迟的影响。时间延迟法的优势着重于处理目标间耦合和多径效应，对脉冲星引力波探测等应用具有很大的帮助。时间延迟法的不足之处在于输入的先验信息受到误差影响和天线阵自身的不确定性，存在时标漂移问题，需要较高水平的技术支持。
2.相干斑抖动法
相干斑抖动法是利用天线阵接收到的信号的角宽度和尺寸相互作用的现象，直接对大气造成的相位扰动进行估计。该方法的优势是不需要先验信息，可以有比较高的角分辨率，可以针对任意形状的天体，对于机动的卫星控制和靶追踪也有一定的优势。该方法的不足之处在于需要高速信号处理和高频稳定性定时器等硬件支持。
3.相位参考源法
相位参考源法是在接收信号过程中与某一地面设备或者卫星联通，利用其作为参考源，将两者相位差作为准确的参照。该方法主要应用于星际探测和星与地通信等方面，以王冠1号任务为例，其成功采集到的与地面的ppm级别相位稳定度的通信信号表明该方法的确可以带来较好的效果。由于该方法需要对终端进行地面支持，在灵活性上稍有不足，对天线阵的卫星通信方向探测比较强。
4.相位屏蔽法
相位屏蔽法是另一种针对大气相位扰动的修正方法，在它所处的频带中，大气扰动是否会带来影响可以通过样本均衡的方法来判断，相位屏蔽的思想也相对简单，即根据天线阵的幅度变化来屏蔽相位扰动带来的影响。随着技术的发展，相位屏蔽的性能有望进一步提高，同时应用范围也可能更为广泛。在实际应用中，相位屏蔽法有一定稳定性和耐风能力等方面的挑战，需要更多的技术支持。
三、结论与展望
通过对深空探测天线阵大气相位扰动修正方法的现状综述可以看出，在这个领域已经有不少的研究，并且一些方法的实际应用效果已经初步显现。然而，当前的天气预报和模型等数据仍不够准确支持大气相位扰动的准确估计和修正，同时耐风能力和干扰抵抗等技术也尚待提高。下一步的研究方向应当集中在天气现象的预报和大气现象的量测上，克服云雾、雨和雪等复杂环境带来的难点，继续完善各种大气相位扰动修正方法并进行系统评估。只有这样才能更好的保证深空探测任务的成功和数据的高质量分析。