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     

不完整带隙结构在微带天线中的应用

为了使微带贴片天线满足导航和通信等应用设计的某些特殊要求,提出了一种可改善微带天线性能的不完整电磁带隙结构:首先在普通的切去两个对角的方形圆极化贴片天线周围一定距离处附加电磁带隙结构,使谐振频率增加而带宽变化不大;然后,在此基础上又将接地板外侧四边切去窄方形金属层,从而形成方形环介质层.仿真结果表明:新型结构可提高传统贴片天线的低仰角增益和总增益,同时可使传统微带天线较好地实现双频工作.      

Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计

采用双频段天线共面嵌套放置,实现了结构紧凑的Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计。Ku频段天线单元采用微带线侧馈,Ka频段天线单元通过在接地板开L形缝隙进行耦合馈电实现圆极化工作。仿真和测试结果表明了设计的可行性。Ku/Ka频段天线仿真的相对带宽分别为2.2%和4.3%,实测结果分别为2.1%和3.4%。该结构的天线可应用于Ku/Ka频段的卫星通信中。     

微带八木贴片天线的特性研究

研究了微带八木贴片天线的频率响应特性和辐射特性。利用电磁仿真软件HFSS分析了天线各贴片大小和贴片间距等参数变化对寄生贴片耦合场强度和相位的影响,得出了耦合场强度和相位随天线参数的变化规律,揭示了天线频率响应和辐射方向图随天线参数变化的本质原因;在此基础上给出了天线的设计步骤。在某项目中应用该设计步骤进行实例设计,针对项目对天线增益的要求优化天线增益方向图,使之满足项目要求;天线实物的测试结果与仿真结果吻合并完全满足设计要求,证明了设计方法的有效性。     

基于分形的宽带漏波天线研究

设计了一种新型的具有宽频带特性的微带平面漏波天线.该天线由基片集成波导喇叭、抛物面结构和一组30×10单元的微带贴片阵列组成.分析比较了普通贴片和分形结构贴片天线的带宽和辐射特性,发现具有分形结构单元的天线具有更宽的频带和更好的辐射特性.仿真结果表明,采用Minkowski准分形结构贴片单元的漏波天线在18～22GHz内回波损耗都大于10dB,带内增益可达17dB.实测结果表明,天线在18～22GHz内回波损耗大于10dB,在20GHz增益为14dB,适合于卫星应用.这为将其用作对地观测卫星数传天线提供了新的理论支撑.该新型微带平面漏波天线具有高增益、宽频带、小体积、轻质量和波束扫描等优势,可作为航天器天线的优选.      

有源集成背馈式接收天线设计

为了提高接收天线系统的增益以及灵敏度,对于天线与射频前端组成的接收系统采用了一种有源集成接收天线的设计方案,从而省略了传统设计中的有源电路与微带天线之间的匹配网络.依照此方案,设计并实现了一个背馈结构的矩形微带天线与前级低噪声放大器电路的有源集成.矩形微带天线的馈电点与低噪声放大器的输入端通过金属探针相连,当天线在2.48?GHz谐振时,通过选择合适的馈电点位置,天线产生放大器设计所需的输入阻抗.有源集成背馈式接收天线工作于S波段,最终的测试结果显示了其优良的特性.     

一种新型宽频带单脉冲天馈系统

提出了一种新近研制成功的结构紧凑的S~C波段新型的宽频带单脉冲天馈系统.其关键部件包括天线单元、宽频带魔T及宽频带功分器.通过对渐变槽线天线单元的分析和计算、天线阵列的分布及阵因子的计算、微带-槽线双重接头及其构成的魔T的研究,而获得了高增益的宽频带单脉冲天馈系统.天馈系统的实测结果与理论设计相吻合.      

卫星成形反射面天线波束赋形的研究

采用单馈成形反射面天线,将天线口面分为多个栅格,通过优化栅格的场的相位分布对中国版图进行波束赋形。在优化过程中附加了相位限制条件,以保证反射面的表面连续,并与阵馈抛物反射面天线的赋形效果作了分析比较,说明单馈成形反射在天线在波束赋形中是可取的,该单馈成形反射面天线有其实用价值。     

改进的宽频带微带天线的设计方法

 微带天线的窄带特性是限制其广泛应用的重要原因之一,如何展宽微带天线的带宽一直受到研究人员的关注.本文提出一种简单、实用、满足工程实际需要的宽频带微带天线的设计方法,实测表明,利用本文提出的设计方法所设计的L波段双层微带贴片天线,其阻抗带宽达到25.7%,在工作范围内增益大于8dB.同时,本文提出的设计方法对于多层贴片微带天线也是适用的.     

新型宽带宽波束圆极化卫星导航终端天线的设计与实现

卫星通信与卫星定位系统的应用发展,对终端设备天线的性能提出了更高的应用需求。为实现宽频带宽波束圆极化天线的设计,采用正交移相馈电网络对含有背腔的交叉偶极子天线馈电,实现了宽带圆极化单向辐射特性,同时利用磁电偶极子对交叉偶极子进行加载,展宽了天线的波束宽度,促使天线在50.7%的相对带宽内S11＜-10dB,在1.3~1.75GHz的频带内轴比小于3dB,轴比小于3dB的圆极化波束宽度可达180°,增益不小于6.6dB。经实测验证,所设计的天线具有宽频带宽波束特性,同时具有结构紧凑、性能稳定的优点,适用于卫星通信与导航终端系统。     

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求，提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术，实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率，抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化，最终实测结果表明，该天线在7.1～8.4GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性，该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。     

准惯性定向探测卫星GPS接收天线安装角度研究

研究了准惯性定向探测卫星GPS接收天线的安装角度问题. 根据卫星任务需求分析其姿态需求, 再由姿态需求对GPS接收天线的安装方式进行理论分析和仿真计算, 通过GDOP值优选了安装角度方案. 仿真结果表明, GPS接收天线的轴向在本体±y轴即轨道面法向或负法向方向附近.      

航天器应急姿态捕获中GPS信号的应用

星载全球定位系统（GPS）卫星接收机在测量接收各GPS卫星信号时,可同时得到接收信号的信号强度测量辅助数据E。理论分析表明,接收信号的强度E与信号入射天线的法向夹角α强相关。如建立E与α稳定的先验模型,E就可以作为测量值,计算入射天线的角度α。在同一时刻,通过三个以上GPS卫星信号入射天线的角度α,可计算星载GPS卫星接收机接收天线的空间姿态。确定姿态的精度取决于E与α相关先验模型的稳定性。利用CHAMP卫星星载接收机在轨实测数据检验,估算的初始姿态精度为2°~3°。该方法可作为航天器故障状态下应急姿态捕获的一种辅助手段,也可为携带星载GPS而无高精度定姿要求的简易航天器提供一种新的无附加成本的定姿途径。     

基于RLS算法的阵列天线抗干扰性能研究

本文基于空域调零算法中的递推最小二乘算法，对不同阵列天线模型进行了导向矢量的建立，使用MATLAB仿真对比了4元共形阵列天线与4元平面阵列天线在同一干扰信号下的抗干扰性能。验证分析表明，共形阵列天线存在阵元间信号接收增益不一致的现象，会影响算法的抗干扰性能。相比之下，平面阵列中的加心圆阵抗干扰效果较好且算法稳定性较高，能在干扰信号方向上产生准确的“零陷”。     

航天GPS接收机信号搜索捕获策略

航天GPS接收机的无辅助冷启动时间是一项重要指标,研究近地轨道应用的12通道C/A码导航型接收机减小冷启动时间的方法.分析GPS信号的多普勒频率和伪码相位搜索方法、捕获检测器及其参数选择、多普勒频率搜索步长和伪码搜索速率, 得到多普勒频率搜索步长为500?Hz,伪码搜索速率为475码元/s.研究轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率等因素对多普勒频率搜索范围的影响.阐述根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法.分析和仿真结果表明,根据GPS卫星间夹角的统计信息选择合理的卫星分配方法,可将冷启动时间减少25%~30%,影响多普勒频率搜索范围的因素按程度依次为:轨道倾角、轨道高度、GPS天线仰角和轨道偏心率,再考虑这些因素时可将冷启动时间减少25%~40%.     

有限平面上圆口径辐射场的数值分析

计算由TE₁₁模激励的圆波导末端开口所形成的圆口径天线的辐射场.首先利用等效原理和矩量法计算嵌在无限大金属板上圆口径的等效磁流分布,允许圆波导中有任意多个高次模式存在,利用傅里叶变换法求得其辐射方向图,然后把该辐射场作为有限接地板边缘的入射场,利用几何绕射理论(GTD)计算有限接地板对圆口径方向图的贡献,其中在焦散区及接近焦散区区域采用等效磁流法计算有限接地板的影响,给出计算公式及计算例子,部分结果得到了文献的验证.     

Calibration of Envisat radar altimeter over Lake Issykkul

This study presents the results of calibration/validation (C/V) of Envisat satellite radar altimeter over Lake Issykkul located in Kyrgyzstan, which was chosen as a dedicated radar altimetry C/V site in 2004. The objectives are to estimate the absolute altimeter bias of Envisat and its orbit based on cross-over analysis with TOPEX/Poseidon (T/P), Jason-1 and Jason-2 over the ocean. We have used a new method of GPS data processing in a kinematic mode, developed at the Groupe de Recherche de Geodesie Spatiale (GRGS), which allows us to calculate the position of the GPS antenna without needing a GPS reference station. The C/V is conducted using various equipments: a local GPS network, a moving GPS antenna along the satellites tracks over Lake Issykkul, In Situ level gauges and weather stations. The absolute bias obtained for Envisat from field campaigns conducted in 2009 and 2010 is between 62.1 and 63.4 ± 3.7 cm, using the Ice-1 retracking algorithm, and between 46.9 and 51.2 cm with the ocean retracking algorithm. These results differ by about 10 cm from previous studies, principally due to improvement of the C/V procedure. Apart from the new algorithm for GPS data processing and the orbit error reduction, more attention has been paid to the GPS antenna height calculation, and we have reduced the errors induced by seiche over Lake Issykkul. This has been assured using cruise data along the Envisat satellite track at the exact date of the pass of the satellite for the two campaigns. The calculation of the Envisat radar altimeter bias with respect to the GPS levelling is essential to allow the continuity of multi-mission data on the same orbit, with the expected launch of SARAL/Altika mission in 2012. Implications for hydrology in particular, will be to produce long term homogeneous and reliable time series of lake levels worldwide.     

对地观测卫星固定波束数据传输天线覆盖特性研究

从卫星系统设计入手,利用J2轨道模型及星地空间几何关系研究了太阳同步、近极圆轨道、三轴稳定对地观测卫星的星地数传无线链路,得到了在地面站作用范围内均衡接收的波束分布特性。研究结果表明卫星进、出地面站的周向分布是不均匀的,沿卫星飞行方向进、出地面站概率最大,而垂直于卫星速度方向,卫星进、出地面站概率最低;并分析了波导十字缝阵组合天线的覆盖特性。     

Precise orbit determination and precision comparison for FY3C and FY3D with receiver antenna GPS and BDS PCV using spaceborne BDS and GPS observation data

The FY3C and FY3D satellites were equipped with global navigation satellite occultation detector (GNOS) receivers that received both GPS and BDS-2 signals. For further improving precise orbit determination (POD) precisions, we estimated receiver GPS and BDS signal phase center variations (PCV) models with 2° and 5° resolutions and set the different weights for GPS and BDS-2 observations in the combined POD. The BDS-based POD precision using BDS-2 satellite antenna phase center offset (PCO) values from the China Satellite Navigation Office (CSNO) are not as accurate as those obtained from the International GNSS Service (IGS) Multi-GNSS experiments project (MGEX). The estimated receiver GPS and BDS PCV models with 2° and 5° resolutions were estimated from the GPS phase residuals of GPS-based POD and BDS phase residuals of combined POD, respectively. In most cases, the POD precisions using the estimated PCVs with 2° resolution are superior to those with 5° resolution. The precisions of the BDS-based POD and combined POD were both improved by introducing the receiver BDS PCV models. The weighting for GPS and BDS-2 observations can further improve the precision of the combined POD. The tested results of selected weights are better than those with equal weight in the combined POD. The experiment results show that orbital precisions of FY3C are worse than those of FY3D.