一种大型紧缩场极坐标测试扫描架系统的设计与实现

扫描架系统是现有紧缩场现场校准方法的核心测试设备,扫描架系统的各项技术指标对于紧缩场校准至关重要,其中具有代表性的关键指标是扫描范围和扫描平面度。为提高紧缩场现场计量校准的适应性,本文设计了一种大型模块化扫描架系统,具有自调整机构和多种安装方式,在最大模式下扫描半径可达到3000mm、中心高可达12m、扫描平面度可达0.05mm(RMS);在最紧凑模式下扫描直径为3000mm、中心高可降至4m;可适用于国内多数紧缩场。目前,该系统完成技术指标的检测,可应用于多型紧缩场现场校准测试。     

紧缩场测试扫描架平面度控制系统研制

扫描架是紧缩场现场校准系统的关键测试设备。扫描架扫描平面度是影响校准准确度的关键指标。本文针对自研的扫描区域为φ6m的大型极化扫描架，设计了一套扫描架平面度实时补偿系统。该实时补偿系统可以实时检测扫描架扫描平面相对于基准平面的位置偏差，并通过伺服补偿机构完成补偿。测试结果表明该实时补偿系统可以准确、快速完成平面度的补偿，与半实时补偿方式相比具有更高的效率及精度。目前，该系统已成功应用于紧缩场现场校准。     

微波暗室内双站RCS测量方法的仿真

阐述了在微波暗室内使用紧缩场和平面近场扫描测量双站RCS(Radar Cross Section)的方法,并用天线耦合公式、平面波综合和等效原理将近场变换到远场.分析了采样、有效角域和窗函数对测量性能的影响.半波长的采样可满足测量的要求,欠采样会侵蚀有效角域范围.虑及综合口径的等效投影,完善了有效角域的估计公式.驻相法分析了近远场变换对近场的近似局部依赖性.并且使用窗函数来抑制扫描截断误差,提高测量精度.最后,通过数值算例验证了测量方法和性能分析的有效性.      

前馈卡塞格伦紧缩场设计与检测

从理论、仿真及实验三方面证明了当前馈卡塞格伦紧缩场几何布局满足圆对称条件时,从几何光学角度来看,不会产生交叉极化的这一特性;同时对紧缩场布局设计及边齿参数作了优化设计,提出优化准则,并给出设计结果;根据布局结果制造了小型前馈卡塞格伦紧缩场K2010,对其幅度特性、相位特性及交叉极化在X波段、Ku波段及Ka波段进行实验测量;根据测量结果及仿真结果,对K2010的性能进行分析及总结.相对于其他类型紧缩场而言,前馈卡塞格伦紧缩场具有更大的口面利用系数和较低的交叉极化,可以满足卫星天线测量、交叉极化矩阵测量对极化纯度的要求.     

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

单反射面紧缩场接收机灵敏度要求评估方法

根据洛伦兹互易定理,提出了一种对单反射面紧缩场接收机灵敏度要求进行评估的方法.分别计算紧缩场馈源发射的电磁波以及标准定标球散射的电磁波在位于反射面和静区中间的参考平面上的近场分布,并考虑反射面效率和馈源发射功率,即可得到在测量过程中,对接收机灵敏度的要求.该方法能够全面反应目标雷达散射截面、工作频率、馈源性能和位置、反射面形状尺寸及其边齿结构和边缘绕射、紧缩场静区中心位置等因素的影响.利用该方法对北京航空航天大学微波暗室紧缩场的接收机灵敏度要求进行评估,并与实验测试结果对比,进而验证该方法的正确性.     

大型紧缩场边缘干涉误差检测及拼缝修正

为了避免由单块反射面边缘误差导致拼缝产生物理干涉并引起反射面受力变形,保证大型紧缩场最终的型面精度及电气性能,针对典型的紧缩场反射面形式,在评价单块反射面边缘轮廓度的基础上,建立统一的正交距离回归模型,用于计算单块反射面的标称尺寸、干涉误差以及边缘的修正量,并对整体拼缝干涉高风险区进行预估及修正.利用激光跟踪仪对某大型紧缩场单块反射面边缘进行了测量,应用上述方法分析并修正了干涉高风险区,保证该紧缩场的拼缝宽度满足（0.4±0.2）mm的设计指标.      

110 GHz~170 GHz天线平面近场测量系统

面对(110~170) GHz天线准确计量的需求，设计了一套基于机械臂自动扫描的(110~170) GHz天线平面近场测量系统，它由矢量网络分析仪、扩频模块、机械臂扫描架、小型光学平台、扫描探头等硬件组成，通过测量软件设置仪器参数,控制机械臂扫描轨迹，采集扫描面上测试点的幅度和相位，将近场采集的数据用付氏近远场变换算法还原成天线增益方向图。采用标准增益喇叭天线对该系统进行实验验证，并将近场测量结果与远场测量结果进行比较，结果表明该系统测量方向图主瓣最大偏差为0.25 dB，能够满足天线计量的需求。     

大型平面平面度自动测量

提出了一种以水平仪测量原理为基础的大型平面平面度自动测量方法.将齐次矩阵变换原理用于对水平仪平面度测量数据的处理,并设计了专门的运动机构以及运动控制系统,实现了水平仪对平面度的自动测量.     

国内外频率标准发展现状

时间频率在国家经济建设、科学研究、国家安全具有十分重要的意义。本文介绍了国内外高稳晶振、铷原子频率标准、守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准、微型相干布局囚禁原子钟、低温蓝宝石微波源和超稳激光微波源以及铯原子喷泉钟的国内外发展情况、技术指标等。铷原子频率标准打破国外垄断，为北斗导航系统提供高精度的时间基准，守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准已实现工程化，但日频率稳定度和日频率漂移率指标有待进一步提高，铯喷泉基准方面已接近国际先进水平，新型原子频标发展方兴未艾。     

一种星载GPS接收天线

根据星载 GPS接收天线的主要技术要求 ,给出了谐振式四臂螺旋天线用于星载 GPS天线的设计思路与设计过程 ,并给出了最后的测试结果。结果表明 :该天线具有十分优良的圆对称半球波束特性、良好的广角圆极化特性和优良的阻抗匹配 ,结构紧凑 ,集成度高 ,并通过了环境鉴定试验 ,为星载 GPS应用提供了一种性能优良的天线     

数字近景摄影大尺寸三坐标测量系统V-STARS的测试与应用

介绍了数字近景摄影大尺寸柔性三坐标测量系统V—STARS的配置、测量原理和测量过程,对其三维坐标及平面度的测量重复性进行了实际测试,与激光跟踪仪进行了平面度的比对测试,并将V—STARS系统成功应用于某17m网状天线的型面测量与调整工程实践中。     

收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估方法

根据Lorentz互易定理,提出了一种对收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估的方法.两个馈源与反射面分别构成独立的、互为测量关系的天线系统,在相同静区位置构成各自的天线口面.对这两个等效天线系统在该平面产生的电磁场进行测试,得到收发系统在静区位置各自的电磁特性.根据收发天线各自的电磁场分布,按照天线接收原理可以得到双站合成的等效静区.双站等效静区呈对称分布,但相对于单站静区分布,双站等效静区范围变小,波动更小,边缘下降更平缓.采用物理光学法对上述等效静区进行了仿真,并进一步通过实验测试对此静区评估方法的有效性进行了验证.     

高精度紧缩场的机械精度检测与电性能验证

根据天线型面精度的确定依据,建立了以半光程差为最小量的型面精度计算模型,据此编写了天线面板测调程序,对高精度紧缩场的型面精度进行了检测,并采用自由拟合的方法对馈源进行了定位,通过机械精度检测,该紧缩场反射面型面静区精度达到 26 μm,机械精度达到理论和设计要求.最终的电气测试结果表明该紧缩场在26~110 GHz时具有优良的电气性能,验证了天线机械精度检测结果的正确性.该方法使机械装调效率显著提高,具有重要的工程应用价值.      

反射器夹层面板精密成形原理

对高精度、大面积不可展双曲反射面的制造问题,提出了基于"离散钉模、真空负压、蜂窝夹层、应力释放、回弹补偿"的高精度反射面板成形原理;建立了四边自由面内多点约束的薄板大挠度弯曲解法及夹层板成形过程仿真模型,用于确定成形工艺参数;利用动力显式和静力隐式算法相结合的方法实现成形过程仿真;通过开缝和开槽方法释放面内压应力,确定了面板开缝和开槽方案;通过逆向修正离散模包络面,使其与成形模拟得到的夹层板型面误差最小,得到模具修正因子,补偿回弹误差.在此基础上开发了夹层板精密成形CAE系统.该方法制造的面板型面精度RMS达到25 μm以下,已成功地应用于多项大型紧缩场和毫米波天线的制造.      

高精度反射面板的形面调节新技术

提出了一种基于形面多点调节的紧缩场反射器面板精密柔性成形新技术,对面板形面调节机理进行了分析,提出了确定调节点位置、数量、调节量的形面调节核心技术,借助数值模拟方法确定了矩形面板调节点位置、数量,在实验基础上建立了调节量计算方法.设计、开发了面板形面调节实验平台;针对具有不同初始形面误差的面板进行了形面调节可行性数值模拟分析及实验验证.结果表明,利用所提出的调节技术和开发的形面调节实验平台能够实现双夹层金属蜂窝面板形面的有效调节,获得很高的形面精度.该项技术可以在现行成形技术的基础上进一步提高形面精度,可明显提高面板制造成品率,解决大尺寸高精度面板和较大曲率面板的制造难题,并能改善面板的使用及维护性能,延长紧缩场的使用寿命.