前馈复合控制在提高遥测跟踪性能中的应用

由于Ka频段遥测设备天线波束较窄,存在高速飞行目标跟踪困难的问题,通过对遥测设备跟踪需求分析,研究了前馈复合控制在遥测跟踪中的应用,计算出前馈复合控制中开环增益的合理取值,改善了遥测设备跟踪高速飞行Ka频段目标时跟踪迟滞情况,缩短了捕获目标需要的时间,提高了设备成功捕获、平稳跟踪目标的能力.     

V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

星载可移动多馈源单口径多波束天线研究

针对我国通信业务容量提升以及热点区域动态变化的保障能力需求,设计了Ka频段多馈源单口径可移动多波束天线,研究了波束馈源簇形成方式、相邻波束馈源交叠方案、天线转动方式、波束形成网络,以实现覆盖区域的高增益通信和波束灵活调整。通过高增益低旁瓣多波束天线的频率复用设计和波束形成网络技术研究,提升卫星通信系统的容量及天线覆盖的灵活性。重点改善波束扫描后的形状畸变和性能恶化问题,仿真表明,对波束幅相权值的优化可以保证天线转动前后波束增益和C/I性能稳定。     

多波束天线阵方案述评

遥测天线有时要求有几个波束以便跟踪多含目标。有许多方法可以得到多波束,包括多波束天线和相控阵天线。本文对选用相控阵天线实现多波束作简要评述。平面阵(可提供宽角覆盖)包括共馈源独立多波束、分部结构独立波束和使用 Bulter波束形成器以及 Gent-Rotman 波束形成器获得的多波束。共形阵包括圆柱阵,锥形阵和球面拱形透镜。     

利用“天籁”暗能量观测阵列开展空间目标探测新技术试验

提出一种用于开展空间目标探测的大视场、多波束射电观测手段。通过柱形天线阵列,在特定方向获得大张角均匀巡天视场,实现对大空域范围的连续监视;基于综合孔径天图成像,实现对批量空间目标的实时捕获;利用小口径碟形天线之间的优化干涉组合,通过数字波束合成实现多目标精确跟踪测量。配合软件去噪与阵列定标校准手段,进一步提高微弱目标信号提取认证能力,降低系统功率与增益要求。提出利用具有相似阵列结构的"天籁"暗能量观测系统开展关键技术试验,以缩短研究周期、减少科研成本。从作用距离、信号特征、探测时间等方面对试验可行性进行了分析,结果表明"天籁"阵列具备支撑相关新技术试验的能力。     

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析。计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步骤,并进行了Ka频段天线快速校相、电轴一致性测试试验,每次相位标校得出的交叉耦合和灵敏度系数指标均满足天线对无人机信标的闭环自跟踪要求。结果表明,基于无人机平台的大口径测控天线相位校准方法能够为Ka频段测控设备标校提供一种新的手段,具有良好的工程应用前景。     

一种S频段小型自跟踪馈源设计

为了使2 m小口径环焦天线具有S频段自跟踪功能,设计了一种小型化紧凑型馈源网络.该馈源和通道由4波束经电桥网络形成左右旋圆极化和信号,差通道由8波束经电桥网络形成左右旋圆极化差信号,和差信号共同工作实现馈源的自跟踪功能.实测结果表明,在2.2 GHz～2.4 GHz频率范围内,和通道回波损耗S11≤-23.32 dB,端口隔离≤-17.71 dB,和差隔离≤-46.03 dB,轴比≤0.65 dB,实测结果满足设计指标要求.整个小型化馈源网络横向尺寸≤250 mm,纵向尺寸≤420 mm,在小口径面天线中有效替代传统S频段圆波导TE21模自跟踪馈源,避免其尺寸大引起信号质量差的问题.     

一种S频段小型自跟踪馈源设计

为了使2 m小口径环焦天线具有S频段自跟踪功能,设计了一种小型化紧凑型馈源网络.该馈源和通道由4波束经电桥网络形成左右旋圆极化和信号,差通道由8波束经电桥网络形成左右旋圆极化差信号,和差信号共同工作实现馈源的自跟踪功能.实测结果表明,在2.2 GHz～2.4 GHz频率范围内,和通道回波损耗S11≤-23.32 dB,端口隔离≤-17.71 dB,和差隔离≤-46.03 dB,轴比≤0.65 dB,实测结果满足设计指标要求.整个小型化馈源网络横向尺寸≤250 mm,纵向尺寸≤420 mm,在小口径面天线中有效替代传统S频段圆波导TE21模自跟踪馈源,避免其尺寸大引起信号质量差的问题.     

C频段的“推扫式”卫星扫描天线

该设计结合科研实际需求,研制了工作在C频段的“推扫式”卫星扫描天线。首先,从“推扫式”卫星扫描天线的原理出发,对所需要的环焦反射面进行了优化建模,提出一种新型扇形反射面圆角化的方案,并针对密集馈源阵进行分析。通过计算得到了馈源的位置坐标,在仿真软件GRASP中构造反射面天线的整体模型。为了使密集馈源阵的主波束满足设计指标,设计了遗传算法优化合成后的波束来实现对主波束的优化,通过改变馈源阵的幅相值以达到天线方向图的设计要求,利用仿真优化得到了C频段中心波束达到设计指标所需要的馈源阵规模。最后,对整体模型进行了加工组装。使用近场测量的方法在微波暗室中对天线进行测试,测试结果表明天线波束宽度为0.6°时,主波束效率为98.17%,大于98%,满足设计要求。     

面向大规模星座的多波束测控天线及应用

大规模卫星星座的出现给传统测控模式带来了巨大挑战.利用机械扫描式的测控天线对卫星进行的一对一测控已不能很好满足大规模卫星星座的测控需求,具备快速指向能力的多波束测控天线是解决大规模星座测控的有效手段.通过对国内外多波束测控天线的调研,介绍了多波束测控天线的发展概况,对其技术特点进行了分析和研究,指出了多波束测控天线在星座测控中的优势,并提出基于多波束测控天线的星座测控建议.     

数字多波束相控阵天线在测控系统中的应用研究

基于数字多波束相控阵天线的测控系统可实现全空域范围内任意分布的多达几十个目标的同时测控,其作为一种新型的地面测控系统,能够适应未来测控网络化的发展趋势。概括基于数字多波束相控阵天线的测控系统的主要技术特点,深入分析在测控系统中应用数字多波束相控阵天线的主要性能考虑,最后对天线阵面及结构热控等主要的系统设计内容进行阐述。     

ADC性能对宽带数字阵列遥测系统接收通道增益设计的影响分析

针对数字阵列在大带宽、高动态、多目标遥测系统上的应用,分析宽带数字阵列遥测系统与传统高增益天线遥测系统在设计上的区别,详细分析影响接收通道增益设计的主要因素,重点就ADC器件性能对通道增益设计的影响进行了分析。通过计算仿真信号在经过ADC以及数字波束形成的过程中,ADC器件自身信噪比SNR和无杂散动态范围SFDR两个重要参数给接收信号信噪比带来的恶化,给出了数字阵列遥测系统中通道增益设计的门限值。     

圆波导TE11/TE21双模自跟踪馈源的研究设计

圆波导TE11/TE21双模自跟踪馈源作为一种重要的自跟踪馈源,具有低插入损耗、高G/T值和全极化跟踪的优点,在测控领域得到广泛应用。在叙述了设计该馈源的理论、过程和方法的基础上,给出了一个设计实例——S频段的TE11/TE21双模自跟踪馈源,仿真和测试结果基本一致。     

全空域数字多波束天线技术研究

针对航天领域全空域多目标管理使用需求,设计了一种基于富勒烯结构的赋型数字多波阵列天线,介绍了数字多波束信号收发处理工作原理及赋形阵列结构设计方案,研究了基于赋型阵列天线的波束滑动行走模式、多波束工作模式、波束增强模式,建立了赋形阵列天线数学仿真模型,对阵列天线波束增益一致性、波束宽度一致性、多波束方向图、波束增强性能进...     

船载卫星遥感数据接收天线跟踪精确度改进方法

针对船载卫星遥感数据接收天线的动态跟踪航行特点,提出一种提高船载卫星遥感数据接收天线跟踪精确度的方法。通过天线伺服控制设计和计算机程序,克服船姿扰动对天线跟踪的影响,实现快速捕获目标卫星并进行精确稳定跟踪,从而解决恶劣海况下,船行过程中对X频段低轨卫星全空域、无盲区跟踪和可视区域内的高精度指向跟踪问题。该方法已在雪龙号船载卫星遥感接收处理系统建设中得到应用,可为后续舰船上建设遥感卫星接收系统提供借鉴。     

深空大规模天线阵布局优化方法研究

由大量廉价的小型反射面天线组成阵列对航天器进行跟踪通信是未来深空测控网发展 的一条新思路。提出一种改进的遗传算法对大规模小天线阵列地理布局进行优化,提高天线 阵列的测控性能。首先分析了布局优化的约束条件,然后以最小化旁瓣电平为目标,建立了 优化模型。分析了Kogan梯度算法和常规遗传算法的局限性,最后给出了改进遗传算法的优 化流程。仿真结果表明,改进的遗传算法不但具有高的优化效率,还可应用于阵列布局的多 目标优化。
     

一种小型S波段无源相控阵天线及其在小卫星上的应用

为满足卫星平台小型化、低功耗、高集成度设计要求,提出一种新型的小型化S波段相控阵天线,用于卫星与中继星返向测控链路建立。通过优选体积小的四臂螺旋天线为天线阵元、对天线阵列规模和间距进行优化设计、优化天线波束区域划分、采用新型时延网络代替传统移相器、在单片集成芯片上实现复杂波控算法等多项关键技术,设计并实现了一个小型化、高增益、低功耗的无源相控阵天线。实测数据表明,该相控阵天线在波束覆盖范围内阵列增益可达7d Bi以上,天线阵列重量仅250g,在达到相同发射EIRP指标条件下,对整星功耗需求仅为采用传统中继发射天线时的40%。     

某星载天线热变形对跟踪指向精度的影响仿真分析

星载天线在轨工作时,空间剧烈的冷热交变和较大的温度梯度会引起天线产生一定的热变形,导致波束指向发生偏转,降低系统跟踪指向精度,甚至使系统无法捕获目标。通过对天线热变形以及由此引起的波束指向变化进行仿真与分析,得出结论:天线波束指向由热变形引起的最大偏差为0.0247°,满足系统对于天线波束指向偏差小于0.05°的要求,为系统跟踪指向精度的计算提供了依据。     

MFPB 天线正交模馈电网络的低相位色散控制方法

每束多馈源天线是由多个馈源按照一定的幅度和相位激励关系合成一个波束,该类天线对于馈电网络各通道的幅度相位色散控制要求苛刻。文章针对该类天线正交模馈电方案中相位色散控制难的特点,对其控制措施进行了研究,并给出了逐层配相的解决办法。最后通过仿真分析获得了在K 频段2. 5GHz 范围内各通道的相位色散低于5°的优异性能,从而验证了这些措施对于相位色散控制的有效性。     

测控飞机站——测控技术的重要发展

测控飞机站是当今测控技术的重要发展。美国的第二代测控飞机站共有四种,分别执行多种功能,对各站作了简介。其中使用了先进的多波束相控阵天线,并实现自动跟踪。对天线在机上的安装作了简介,并列出天线的性能及各参数。