高通量/甚高通量通信卫星多波束天线馈源阵列先进制造技术研究

高通量/甚高通量通信卫星对多波束天线馈源阵列小型化、集成化、轻量化提出了极高的要求.随着近年来精密制造加工、3D增材打印技术的快速发展,为多波束天线馈电产品的制造加工提供了新的思路和解决方案,为了适应先进制造工艺技术,馈电设计同样需要研究新的结构形式.对多波束天线馈电技术发展进行了总结梳理,针对新型制造加工技术的需求,提出了器件级乃至部件级可行的设计解决方案,为后续新型技术进入航天馈电产品制造领域提供了设计思路和发展方向.     

超快激光微孔加工技术在频率选择面制造中的应用

频率选择面作为准光学馈电系统的关键频率器件,其传输特性直接关系到整个准光学馈电系统的性能.针对馈电系统中的频率分离方案,设计了一种基于小孔阵列的准光型频率选择表面结构,用于有效分离54 GHz和183 GHz的频率信号;并利用飞秒激光微制造技术加工了有效孔径150 mm的钛合金圆柱孔阵列频率选择面,通过对准光学馈电系统样机的传输特性的实验测试,显示了飞秒激光加工群孔优良的一致性,验证了飞秒激光加工大尺寸频率选择面的有效性和可行性.     

一种新型串并联馈电低副瓣ETC微带天线阵

设计并实现一种用于电子收费系统的四角缺元20单元微带天线阵列。天线阵采用道尔夫-切比雪夫分布,副瓣电平优于-20dB;采用三路功分器作为核心器件,与定向耦合器和威尔金森功分器组成一种新型串并联支路组合馈电网络,实现各端口不同比例功率分配,误差小于±0.5dB,各端口回损优于-15dB,隔离度优于18dB,相对带宽大于11%。样机测试结果与仿真值相吻合。馈电网络结构紧凑、灵活性强,适用于中等增益低副瓣平面阵列天线的馈电。     

太赫兹天线器件制造工艺技术研究

在太赫兹波段,天线器件的特征结构尺寸已达到亚毫米量级,且加工精度要求极高,制造工艺能力的提升对于天线技术的发展尤为必要.以我国未来新型遥感载荷的研制需求为例,重点介绍了太赫兹天线系统前端喇叭馈源、频率选择表面、极化栅网等关键馈电器件的制造工艺技术研究进展,针对器件精细结构的尺寸加工要求,给出相应合理可行的工艺技术方案,并对可行性进行了充分的论证与说明,研究成果可为后续同类型天线产品的研制提供有益的工程经验和技术支持.     

传输线矩阵法细线模型的馈电方法

针对TLM细线模型提出一种馈电方法,使得模型可用于计算线天线的端口特性。采用电压源激励,馈电点可位于细线模型的中心或者两个细线模型之间,分析得出相应的馈电点处的电流计算公式。采用馈电方法下的TLM细线模型仿真计算振子天线的输入阻抗,误差分析表明计算结果具有很好的精度,从而证明了馈电方法的有效性。馈电方法下的TLM细线模型可用于各种线结构端口特性的求解,具有实际意义。     

平板缝阵天线馈电网络的设计

本文就平板缝阵的馈电单缝的有源阻抗、阻抗匹配及馈电缝之间高阶模的影响作一研究，得出平板缝阵天线馈电网络的设计公式，并对有无高阶模影响作了比较。     

八单元圆形顺序旋转阵列的宽带双圆极化馈电网络

针对八单元圆形顺序旋转阵列天线馈电网络结构复杂的问题，文章设计了一种宽带双圆极化馈电网络。首先，根据八单元圆形顺序旋转阵列天线的空间结构特点，分析了阵列馈电网络的幅度和相位关系；其次，分别设计了3dB分支线耦合器、威尔金森功分器、微带平面巴伦和移相器；最后，通过不断优化设计，构建了宽带双圆极化馈电网络。该网络由2个3dB分支线耦合器、2个威尔金森功分器、4个微带平面巴伦、2个45°移相器、2个90°移相器和1个180°移相器组成。测试结果表明：该网络在8.78GHz~11.12GHz的频带内，端口电压驻波小于1.72。8个输出端口的幅度起伏在 2.1dB以内，相位起伏在±7.8°以内。该馈电网络具备左旋和右旋圆极化馈电端口，具有频带宽、幅相特性良好和制作成本低等优点，完全满足八单元顺序旋转阵列天线馈电网络的要求。     

一种一体化集成宽带阵列天线设计

针对新一代深空探测通信的需求,提出了一种高集成度X频段宽带圆极化微带阵列天线。天线由48单元层叠微带贴片单元和相应的多层馈电网络组成。天线通过耦合馈电技术将辐射单元和馈电网络(BFN)进行一体化集成,采用旋转序列馈电技术提高天线的圆极化性能。对实际设计的天线进行了仿真分析,结果表明:该天线在19.4%的频带范围内具有较好的增益、驻波比和圆极化特性,能够满足新一代深空探测通信任务的需求。     

一种3GHz～4GHz平衡馈电紧缩场双极化馈源设计

文章设计了一种工作在3GHz～4GHz的双极化紧缩场馈源。馈源的辐射部分使用四槽波纹喇叭，馈电部分采用平衡馈电技术实现馈源的双极化。同时，为了改善馈源的匹配和交叉极化特性，采用了一种新的馈电探针结构。结合180。混合网络的测试结果表明，与传统的双极化馈源相比，采用平衡馈电技术的馈源具有等化性良好的方向图、静区照射角内具有较低的幅度与相位锥削、低交叉极化、低旁瓣和后瓣等优良的电气性能，在测试环境要求较高的情况下，可用作高性能紧缩场的馈源。     

正交矩形波导馈电缝隙与辐射缝隙耦合特性分析

本文分析辐射波导与馈电波导正交结构的公共宽面中心馈电斜缝和辐射波导缝隙的耦合效应根据边界条件和等效原理积分方程，利用矩量法进行数值求解，给出计算例子，获得谐振长度和等效网络参量随频率，馈电缝隙倾角，辐射缝的位置和／或辐射波导终端负载的变化关系，并与弧立的馈电缝隙的结果进行对比，理论和实验结果吻合较好。     

毫米波多模单脉冲天馈系统的研制

为减小和差矛盾和完善毫米波多模自跟踪反射面天线的系统性能 ,在带宽范围内进行了矩形波导七模馈源的设计。矩形波导七模馈源的结构比较复杂 ,模比及相位难以控制 ,但采用理论计算结合 HFSS软件仿真的设计方法 ,仅需加工一次 ,即可得到满足要求的毫米波多模自跟踪馈源。对整个天馈系统的测试结果表明 ,与理论完全吻合 ,其工作带宽、旁瓣电平、零深、和差矛盾等指标都优于理论值     

一种基于脉冲前导的数字相控阵距离校零方法

数字相控阵设备使用了高速AD、FPGA等大量数字器件，每次设备上电重启后，数字器件频率参考时钟的初始相位存在随机性，由此带来的时延抖动导致设备距离零值发生变化。在工程应用中，一般会在每次设备上电重启后实施一次系统校零，以确保测距零值的正确性，但这一处理无疑增加了系统工作的复杂性。提出了一种通过添加前导脉冲控制实现固定传输时延的方法，采用该方法后无需每次上电重复实施系统校零，简化了设备使用模式。仿真测试结果和工程实践验证了方法的有效性。     

液氧/煤油发动机试验系统

设计并建立了液氧／煤油发动机发生器-涡轮泵联动装置和整机试验系统。详细介绍了推进剂供应系统、煤油回流系统、试验工艺辅助系统、控制系统的组成及试验能力,重点论述了关键试验工艺技术,主要包括启动技术、增压技术、试车工艺、安全措施。     

微带贴片双频天线研究与设计

微带贴片天线以其馈电方式和极化制式的多样化以及馈电网络、有源电路集成一体化等特点而成为印刷天线类的主角。本论文采用HFSS仿真软件对单馈单层矩形微带贴片天线进行了设计和仿真。此次设计的1．85GHZ和2．45GHZ的双频贴片天线,在两个频点处,反射系数都低于-25dB,输入电阻都约为50欧姆,且电抗很小,达到了良好的匹配效果,辐射场量在两频点处分别约为2dB和4dB,符合小尺寸指标要求。     

姿控动力装置仿真模拟器研制

为研究某型号导弹飞行中段的姿态控制、验证飞行试验控制系统功能,研制了姿控动力装置半实物实时仿真模拟器系统。与导弹控制系统进行的弹道模飞联合仿真试验表明,该系统功能稳定、实时性高,在仿真试验中发挥了重要作用,实现了姿控动力装置在不同工况下的半实物仿真和数字仿真功能。     

遥感器真空成像三维光学检测装置的设计与应用

在以往的遥感器真空成像试验中, 光学检测装置每次装配完毕只能完成单一状态下的光学测试, 且建立成像试验所需工况的周期较长。文章设计研制了一种三维光学检测装置, 使用该装置可实现中小口径相机在空间环境模拟装置内的光电综合性能检测。试验人员可在空间环境模拟容器外对该装置进行平移、旋转和俯仰的精确调整, 完成对单台或多台相机全视场的精确测试。试验验证了该装置方案设计的可行性。     

一种Ka频段卫星天线多模单脉冲馈源设计

针对高精度跟踪用户目标的需求,设计了一种Ka频段卫星天线多模单脉冲馈源。该馈源由和差网络、多模激励器和辐射喇叭组成,当从和差端口分别以TE10模激励时,多模激励器会激励出所需的11个工作模,由辐射喇叭在空间形成单脉冲和、差波束。对该馈源在和、差状态下的辐射特性进行仿真分析,结果表明,其和差矛盾小于2.5dB,差零深小于-40dB,同时馈源在方位面和俯仰面的辐射方向图具有良好的对称性。     

摇摆软管低温疲劳试验关键技术研究

为有效考核液体火箭发动机的工作可靠性,需要通过地面试验验证摇摆软管低温疲劳特性。摇摆软管低温疲劳试验系统承担试验时涉及的摇摆环境模拟、低温压力环境模拟、轴压平衡等关键技术。摇摆驱动分系统利用水平放置的2个液压伺服油缸作为驱动单元驱动十字轴带动摇摆软管摆动,模拟摇摆软管的安装边界及摇摆工况。低温压力供应分系统向摇摆软管内腔输送一定压力的液氮,模拟摇摆软管低温以及内压环境。内压平衡子系统通过设置在摇摆软管内的轴压平衡装置平衡内腔压力产生的轴向载荷,避免在内腔压力作用下伸长。某型氧化剂摇摆软管低温疲劳试验结果表明:摇摆软管低温疲劳试验系统能够实现摇摆软管双向摇摆和单向摇摆等疲劳试验工况,试验环境和边界条件与摇摆软管实际工作状态基本一致,试验参数满足要求。     

基于磁强计测量的一种姿态估计方法研究

运行在低轨道上的三轴对地稳定小卫星在安全保持模式下的姿态确定要求测量部件的可靠性高,功耗低。本文选用三轴磁强计作为测量部件,给出在安全保持模式下的增广型Kalman滤波器(EKF)的设计。仿真结果表明在安全保持模式下,对卫星姿态能够进行很好的估计或校正。     

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。