天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪，研制了一套以数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分（Proportional-Integral,PI）控制，通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度，提高了闭环系统的带宽，最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明：对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时，方位轴最大跟踪误差为0.006°，误差均方根值为3.25″；俯仰轴最大跟踪误差为0.005°，误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行，满足大型转台伺服控制系统的性能要求。     

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。     

变波长变时延迟光控相控阵天线

一种新的完全用光调调谐的光延迟器件可用作光控微波相控阵天线无偏斜波速控制的实时延迟产生器，光波波长相对微波波束方向的图形允许对光控组合提供一种有效的硬件结构，很容易和大口径天线成比例，描述了采用这种单片延迟器件的全光控相控阵天线系统的性能，提出并检验了采用中级光波长变换，单独控制方位和仰角二维天线阵的范围，组装了实时延迟光控双阵元X波段天线来验证宽瞬时带宽的工作情况。     

基于多数字处理器的平板天线伺服控制系统设计

平板自跟踪天线系统以其体积小、功耗低、运输使用方便等优点而具有广阔的应用前景。设计一种具备自动跟踪功能的高集成化平板天线伺服控制系统,伺服控制器以DSP+FPGA架构为控制核心,通过集成Rabbit Core网络模块实现伺服控制系统与监控计算机的通信,最后将伺服控制器和伺服驱动器设计安装在自跟踪天线座内部,实现伺服系统的集成化。伺服系统的设计与实现有助于测控设备的小型化和多目标测控任务的执行,具有一定的工程实用价值。     

多通道相控阵天线数字波束合成技术及实现

本文针对多通道相控阵天线数字波束合成的需求，研究多通道阵列波束数据采集和实时处理技术，实现了基于FPGA的多通道数字波束合成系统，完成了对16路阵列信号的数据同步采集、方向图波束合成、数据快速传输与实时处理。实验结果表明:该技术具备良好的工程可实现性，且实验系统工作稳定，合成的方向图各项指标能真实地反映多通道相控阵天线的性能优劣。     

采用相控阵体制的舰载雷达和电子战系统

采用相控阵体制的雷达和电子战系统具有自适应能力强 ,波束扫描无惯性 ,多波束 ,大功率 ,快速灵活控制波束的指向和形状 ;能自适应地对空间、时间、能量进行最佳管理 ,波束捷变 ,视场角大 ,隐蔽性好 ,相控阵雷达抗干扰能力强 ,在有源干扰情况下 ,相控阵天线的副瓣零点能迅速朝向敌方的干扰源 ,使敌方难于收到雷达信号而无法实施有效的干扰 ;相控阵雷达可靠性高而且具有故障软化能力。相控阵电子战系统可干扰大多数已知的雷达威胁。重点介绍国外舰载相控阵雷达及舰载相控阵电子干扰设备     

基于FPGA的相控阵天线波束控制器设计

相控阵天线的电扫描特性使其具有扫描灵活、指向精确、可靠性高和抗干扰能力强等特点.波束控制技术作为相控阵天线的关键技术之一,直接影响系统效能的发挥.多波束相控阵天线支持跳波束通信模式,对波束的快速切换提出了更高的要求.针对波束扫描快速响应需求,对常规波束控制算法进行分解和优化,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的移相码快速计算方法,采用cordic IP核计算公共因子三角函数值、乘法器IP核做有符号小数乘法运算、查表赋值法进行小数乘加运算、分区比较法对数据进行归一化处理和除法计算,每个单元移相码计算时间仅3个时钟周期.满阵256单元计算时间约26 us,通过仿真表明,该算法可以快速而准确的计算出天线单元所需的移相码,实现波束扫描快速响应性能.     

一种柱面共形单脉冲相控阵天线

为满足导引头大视角探测及波束快速扫描等需求,设计了一种柱面共形单脉冲相控阵天线。阐述了其系统组成及工作原理,详细论述了该天线的设计方法,并对它的馈电及开关网络、波束控制等关键技术进行了分析。对研制的天线原理样机进行测试,实测方向图表明该天线很好地满足了工程需求。     

星载相控阵天线的技术现状及发展趋势

星载相控阵天线采用现代微波集成技术,在有限的卫星平台空间条件下,实现独立控制的多个点波束,满足未来通信的需求。相控阵天线可以实现波束间通信容量的调整,还可以根据需要改变波束形状,使用自适应调零的抗干扰技术,这些技术已在国外星上设备中广泛采用,具有广阔的发展前景。文章介绍了星载相控阵天线的研究现状、关键技术,以及发展趋势,并对我国星载相控阵天线技术的发展提出了建议。     

机载相控阵雷达的现状及其对抗

相控阵雷达自适应能力强 ,波束扫描无惯性 ,多波束 ,大功率 ,快速灵活控制波束的指向和形状 ;能自适应地对空间、时间、能量进行最佳管理 ,波束捷变 ,视场角大 ,隐蔽性好 ;相控阵雷达抗干扰能力强 ,在有源干扰情况下 ,相控阵天线的副瓣零点能迅速朝向敌方的干扰源 ,使敌方难于收到雷达信号而无法实施有效的干扰 ;相控阵雷达可靠性高而且具有故障软化能力。重点介绍国外机载相控阵雷达及其对抗技术。     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。     

自抗扰技术在船载天线伺服系统中的应用研究

为减小船摇扰动对船载天线伺服系统指向及跟踪精度的影响，引入线性自抗扰控制器（LADRC）对伺服系统位置环进行改进。首先对天线伺服系统模型进行简要分析，建立系统状态空间方程；然后利用LADRC对系统进行改进，并对其参数设计进行了详细介绍，同时为提高系统动态跟踪性能，利用TD微分器提取目标速度信息进行前馈补偿；最后经实验测试验证，LADRC相对于传统PID控制器能够保持天线伺服系统动态性能不下降，同时有效提高系统的抗船摇性能。     

数字馈相条件下相控阵雷达最优扫描波位研究

针对相控阵雷达扫描波位序列的编排问题,从天线波位的几何关系出发,提出了基于相交电平约束的最优扫描波位序列的编排算法以及最佳波住序列的性能评估指标,并在此基础上,重点分析了数字馈相对天线最优扫描波位序列的性能的影响。分析计算表明,在目前移相器位数很难做高的条件下,数字馈相将使最优扫描波位序列的性能严重恶化,在实际设计中必须对扫描波位序列进行优化设计。     

宇航矢量伺服控制器在SiP中的设计与实现

磁场导向控制FOC（field-oriented control）矢量控制算法在伺服驱动控制系统中一般由CPU或DSP实现，难以满足航天应用中实时性较高场景下的需求。为提高宇航电机系统控制的实时性与可靠性，从FOC矢量控制算法的硬件加速角度出发，详细介绍了伺服控制器的设计，给出了一种全数字、高性能的伺服控制器硬件加速设计方案，并在具有可编程逻辑功能的宇航级SiP6117S芯片上进行了验证。仿真实验表明，相比于前人的设计，通过调整观测数据的量化精度来降低硬件加速过程中的处理延时，能有效改善多级流水延迟并在一定程度上提升算法的实时性。     

星载合成孔径雷达天线的工程设计

介绍了星裁合成孔径雷达(SAR)固态有源相控阵天线工程设计的基本方法。根据性能要求，对相控阵天线进行了阶梯幅度量化，以减少T／R组件的品种数。采用相位加权改变仰角的波束宽度，给出了方向图的仿真结果。对相控阵天线的阵面误差、天线增量、最大副瓣电平和波束指向误差进行了近似计算，并给出了详细的计算结果。     

Ka频段液晶相控阵天线设计与分析

随着5G通信、卫星通信、物联网的迅速发展，对于相控阵天线提出了更高的技术要求，要求其具有带宽更宽、成本更低、指标更优、尺寸更小等特点。为了满足移动卫星通信的需求，针对相控阵天线的技术指标要求，设计了一款工作于Ka频段的液晶相控阵天线。通过研究液晶相控阵天线系统的整体架构，对其各个主要功能模块进行了设计和选型，包括天线阵列规模大小评估，移相器、辐射器、馈电网络、偏置网络、波控电路等功能部件的选型，研究基于液晶移相技术的小型化相控阵天线及波束控制电路，最终完成天线设计与仿真，并完成原理样机的研制和测试。对关键技术指标进行论证，天线各项指标可满足Ka频段移动卫星通信的相关技术需求。相较于传统卫星终端，该液晶相控阵天线具备批量生产、体积小、通信位置灵活等特点，适用于各种安装平台，更符合现代化通信的需求，为军/民用移动卫星通信提供了一种有效可行的天线解决方案。     

一种机械式机动相控阵雷达目标跟踪算法研究

针对伺服延迟造成目标丢失的问题,为了提高相控阵雷达的跟踪能力,提出一种机械式机动相控阵雷达的目标跟踪算法,并且给出了方法的处理流程和算法仿真。仿真结果表明,提出的目标跟踪算法具有较高的跟踪精度和较快的收敛速度,能够满足机动相控阵跟踪的实时性要求。     

一种基于Kalman滤波的双电机消隙天线跟踪控制系统

首先本文给出了天线跟踪控制系统组成及原理框图，阐述了系统闭环工作流程；其次，针对天线跟踪目标过程中，跟踪接收机输出的目标与天线波束中心角误差受随机误差分量的影响，采用Kalman滤波算法对获得的实时角位置数据进行滤波处理；然后，对天线跟踪控制系统进行了建模，给出了系统动力学模型，对采用的双电机消隙设计方案进行了仿真；最后，通过挂飞试验验证了系统工作的可靠性。