基于Zernike拟合的三反射面天线赋形设计

多反射面天线系统受空间、位置和尺寸等因素的影响,其主反射面口面存在相位差,从而导致天线辐射性能下降,文章提出了一种利用Zernike多项式赋形多个反射面的方法,通过对副反射面赋形,在主反射面口面得到期望的幅度相位分布。该方法利用Zernike拟合来处理反射面间的光程差,并将主反射面作为固定面,根据几何光学法和光程条件,在Matlab中建立副反射镜初始模型,通过遗传算法优化Zernike系数调整光程差,对副反射镜面形进行优化设计,避免了复杂的微分计算。使用Grasp仿真软件对设计的三反射面天线系统进行了分析,计算表明,与未赋形的三反射面天线相比,赋形反射面天线系统主波束效率提升了10.67%,达到95%以上,验证了该赋形方法的可行性及对天线系统性能提升的有效性。     

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。     

一种反射面波束扫描角度快速估算方法

针对现有反射面天线设计中，因馈源横向偏焦而引起波束扫描角度变化的一般现象及扫描角度估算过程，首先，采用归一化及逆推思想，并结合理论分析提出了一种快速估算焦径比约为0.8的正馈反射面馈源横向偏焦波束扫描角度的方法；其次，在此基础上，利用归一化的思想将这一方法推广到任意焦径比下正馈反射面天线波束扫描角度估算；最后，利用GRASP10.0仿真对比分析验证了该估算方法的正确性及精度。该方法为馈源横向偏焦的正馈反射面天线波束指向角度快速估算提供了一种新的途径。     

台阶反射面实现双频多波束天线收发等化的研究

双频多波束天线系统由于收发频段共用同一反射面,覆盖区内收发波束大小不一致.为了实现覆盖区内收发等波束,文章提出了一种新型的台阶反射面天线.通过对天线台阶高度的选取和台阶宽度的优化,可以使接收频率处每个台阶跳跃点与中心区在反射面等效口径处的相位相差180.,从而降低天线的口径效率,减小接收频率处反射面的电尺寸,最终实现了收发波束大小一致.为了进一步降低天线的副瓣电平,文章在接收频率处引入了馈源第一副瓣来照射反射面的台阶圆环,通过这一改进天线仍能实现收发等波束且获得了更低的副瓣电平.     

面阵天线阵面变形后天线方向图的计算

1 概述 星载合成孔径雷达(SAR)天线多采用大型可折迭展开的平面阵天线,以实现波束赋形、波束扫描、多频段和多极化等特殊要求。和反射面天线等其他形式的天线一样,由于受加工精度误差和环境条件的影响,天线的机械与电气结构并非理想情况,即存在误差。对于星载SAR面阵天线,由于星载天线特殊的结构以及高空特殊环境的影响,天线阵面存在较大的变形误差。计算变形误差对天线电气性能影响是天线系统理论估算必须考虑的问题,本文主要进行变形天线方向图的计算。     

Ku波段双栅赋形反射面天线电气设计

叙述一个对中国国土赋形的Ku波段双栅赋形反射面天线的电气设计,采用了聚焦型焦轴分离方案和对极化隔离度部分约束的波束优化技术,介绍了极化敏感反射面设计原理及公式。     

星载成形反射面天线全域基设计的研究

介绍了对星载成形反射面天线全域基设计法的研究。采用单馈源单反射面天线,通过优化反射面得到赋形波束。文章研究的全域基设计法运用物理光学法,将反射面用Jacobi-Fourier表达式展开,展开式各项的系数作为优化对象,代入反射面天线远场辐射积分的计算,在优化远场辐射特性的同时确定了反射面展开式各项的系数,也即确定了反射面。     

反射面背射螺旋天线设计

介绍了一种反射面背射螺旋天线,其反射面口径仅有几个波长,通过采用新型背射螺旋天线作馈源,成功解决了小口径反射面天线效率低的难题,实现了高达75％的口面效率。该天线体积小、重量轻,已成功应用于嫦娥一号卫星机械转动定向天线。文章对该天线的设计、仿真计算和实测结果进行了综述。     

星载Ka频段移动波束天线的仿真计算

针对偏馈形式的移动波束天线,分析了波束指向和双轴转角的换算关系,二次开发了反射面天线仿真计算软件GRASP8SE,最后对天线在波束扫描状态下的电性能进行了仿真计算,并和实测结果做了对比。     

Ku波段双棚赋形反射面天线电气设计

叙述一个对中国国土赋形的Ｋｕ波段双栅赋形反射面天线的电气设计，采用了聚焦型焦轴分离方案和对极化化隔离度部分约束的波束优化技术，介绍了极化敏感反射面设计原理及公式．     

Surface accuracy analysis of large deployable antennas

This paper performs an analysis to the systematic surface figure error influenced by three factors including errors of faceted paraboloids, fabrication imperfection and random thermal strains in orbit. Firstly, the computational formulas for root-mean-square surface deviations caused by these factors are presented respectively. The stochastic finite element method is applied to derive the computational formulas of fabrication imperfection and random thermal strains, by which the sensitivity of surface accuracy to component imperfection can be revealed. Then the Monte Carlo simulation method is introduced to obtain the surface figure by sampling test on random errors. Finally, the analytical method is applied to the research on the surface figure error of AstroMesh deployable reflector. The results show that the deviations between the root-mean-square surface errors calculated by the proposed formulas with less consuming time and those by the Monte Carlo simulation method are less than 2%, which indicates that the proposed method is efficient and receivable enough to analyze systematic surface figure error of a large deployable antenna. Moreover, further investigations on the relationship between surface RMS deviation and the antenna parameters including aperture and the number of subdivisions are presented in the end.     

基于修正模型的天线指向误差统计特性分析

作为评估天线性能的重要指标之一,天线指向精度直接影响着天线的跟踪观测性能。为了适应任务需求,提高天线及星地链路分析精度,本文基于指向误差修正模型对模型各分量的影响因素含义进行了系统分析,并定量研究了各个分量对指向误差的影响。基于各模型参数的分布特性,提出了一种指向误差概率分布模型,进一步完善了天线指向误差分析计算方法,最后利用天线的典型参数分析计算了天线指向误差角近似满足修正瑞利分布下的特征,可为后续星地链路统计分析提供参考依据。     

基于应变测量方法的卫星天线阵列变形检测

文章介绍了基于应变测量的卫星天线变形检测方法。该方法针对卫星天线在实际工作中产生的阵列形变,应用弹性力学的有关理论和解析方法,通过测量天线阵列单元面板表面的应变数据推导并拟合出天线阵列弯曲的挠度函数,绘制出天线阵列单元的变形构型。实验表明,该方法有较高的精度,能够为天线输出信号的相位校正控制提供依据。     

星载微波辐射计天馈系统噪声温度分析

星载微波辐射计在轨运行时,影响天线温度的因素与天馈系统的空间与时 间的不稳定性有关。在最坏情况下,裸露在卫星舱外的天线物理温度的变化值可达±
150℃,而且太空环境和卫星舱内环境存在一定的温度差异,使得连接天线与开关 的波导存在一定的温度梯度。依次分析了反射面对观测信号传输的影响,天线馈源物理 温度在-150℃～150℃范围内时的噪声温度,温度梯度对计算连接波导噪声温度的影响。利 用上述的分析结果,确定了天馈系统的在轨测温方法以满足星载微波辐射计精确定标的要求 。
     

基于数据分割的鲁棒视频通信

提出一种新的基于运动估计的数据分割方法，在无线网络上传输视频流时能够有效地降低误差扩散。该方法将宏块作为基本的处理对象，根据两个方面将一个编码帧的所有宏块区分为重要性不同的级别：一方面是宏块对本帧图像质量的影响，另一方面是宏块对下一编码帧可能产生的误差扩散的影响。根据宏块中的像素被下一编码帧参考的次数总合来评估误差扩散的影响。在此基础上，码流被分为三种不同级别的子流，分别执行不同速率的信道编码，以保证在满足带宽约束的条件下，重要的信息和宏块数据能被优先保护。除了与其它方法一样能改善视频质量，本文方法的一个明显优势是平衡当前帧的质量与下一帧的质量。实验结果表明，比较263＋＋和h．264中给出的数据分割方法，在两状态马尔可夫信道模型下，本文方法能获得更稳定的和更好的视频质量，提高PSNR值超过0．3dB。     

天线组阵中基于SUMPLE算法的故障天线分析

在大规模天线组阵中,故障天线所引入的噪声会增加阵列的合成输出损失,而在低信噪比下难以用信号检测算法判断组阵天线是否存在故障。针对该问题,在分析故障天线对信号合成影响的基础上,本文提出一种基于SUMPLE算法的权值幅度修正方法实现天线增益分析,并分析了修正因子对降低故障天线影响的有效性。理论分析与仿真结果表明,权值幅度修正算法能明显降低故障天线的权值幅度,减少了合成增益损失,有利于在大规模天线组阵中故障天线的检测,具有重要的工程应用价值。     

航天器自旋对测轨数据影响的修正方法

从测量原理上分析了航天器自旋对地基无线电测轨数据的影响,提出了测距和多普勒测速自旋影响修正方法,该方法也可用于估算航天器天线安装位置与自旋轴的距离。利用修正方法对嫦娥二号地月转移飞行段的地基测距与多普勒测速数据进行处理,解算的嫦娥二号天线安装位置精度在厘米量级。使用修正后的测距和多普勒测速数据,并融合时延与时延率测量数据,进行定轨计算,结果表明,使用修正后的测轨数据对事后定轨计算有近50m的精度提高。     

Structure design and mechanical measurement of inflatable antenna

This paper deals with the initial shape analysis, cutting-pattern analysis, surface accuracy measurement and modal testing of high-precision inflatable antennas reflectors that are intended for spaceflight applications. The initial shape analysis method, formulated on the basis of membrane theory and elastic mechanics, determines the required as-manufactured shape of the reflective surface of the antenna reflector. On the other hand, the cutting-pattern analysis method, with its formulation based on spring-mass representations, numerically calculates the required cutting pattern of the planar membrane gores that are to be assembled to form the 3-dimensional reflective surface. To validate the effectiveness of the proposed analysis methods, a 3.2-m antenna reflector model was designed, manufactured, and assembled for ground demonstration and testing. The reflective surface accuracy of this demonstration reflector model was measured by a photogrammetric measuring system. Shape adjustments of the reflective surface were performed by systematically adjusting the tension in the cables that were used to mount the reflector to its support structure. It was found that the reflective surface accuracy of the reflector model, as defined by its RMS error from a best-fit parabolic shape, was less than 1 mm. In addition, dynamic and RF tests were also performed on the demonstration reflector model. The test results indicated that the first-mode frequency of the reflector model agreed well with the corresponding analytical prediction, and its radiation pattern was also well focused.     

基于太阳模拟器的网状天线热变形仿真与试验研究

准确预示天线在轨温度并分析天线热稳定性的影响因素是改善天线性能的重要方面.文章通过构建网状天线热分析和热变形有限元模型,仿真得到碳纤维主反射面、支撑肋组件等结构在两种工况太阳侧照下的温度场以及热变形场;在真空低温环境下,利用太阳模拟器对网状天线进行热真空原位环境热变形摄影测量试验.对比表明,仿真模型计算结果与试验测量结...     

Surface error estimation and correction of a space antenna based on antenna gainanalyses

Novel methods for the estimation and correction of antenna surface deformations are developed and investigated. Surface adjustment mechanisms, which are used for a reconfigurable antenna system, are used to estimate and correct surface errors. Relations between antenna surface errors and changes in antenna gains caused by intentional deformations are derived from the Ruze equation. In these methods, an antenna surface is deformed using the surface adjustment mechanisms, and the changes in the gains caused by the intentional deformations are measured. On the basis of the information regarding the intentional deformations and the resultant changes in the antenna gains, original deformation of the antenna surface is estimated. The deformation is corrected using the surface adjustment mechanisms. Some numerical simulations are carried out to investigate the feasibility of these methods. The results of these simulations show that the antenna deformations are estimated and corrected adequately using these methods.