波束波导馈电系统在深空探测天线应用中的关键技术研究

针对波束波导馈电系统在深空探测天线应用中存在的电小尺寸镜面绕射引起波束波导传输效率降低,不同极化工作时波束指向不一致,以及TE21模跟踪时坐标转换等问题,进行深入研究并给出相应的解决方案或数学模型.通过优化椭球镜M5的曲率,解决了电小尺寸镜面绕射使波束波导传输效率下降问题,使S频段的传输效率提高约4％,35 m天线副反射面的截获效率增加约11％,天线增益提高0.7 dB;给出天线束峰值位置随方位、俯仰角变化的数学模型,提出了中值补偿方法,使天线左右旋极化峰值不一致增益损失减小约0.16 dB,并给出TE21模跟踪时的坐标转换数学模型.这些方法和数学模型已成功应用于实际工程中,并取得了良好的效果.     

基于波束分离技术的空间时延补偿方法研究

针对深空测控通信任务中,空间时延和地球自转使大型地面天线窄波束不能覆盖对应的轨道区域导致的通信链路质量恶化甚至中断的问题,提出了在波束波导馈电的多反射面天线中,通过改变收发馈源位置使上下行波束峰值分离并指向不同的位置实时改善通信链路质量的方法,给出了波束波导馈电系统中馈源位置与波束分离以及增益损失的关系。该方法可以准确地预计并通过改变上行发射馈源的相对位置,使上下行波束按照要求指向不同的位置以减小天线上行链路增益损失。以35 m深空测控通信天线为例进行仿真,在Ka波段34 GHz频率,当上下行链路波束分离达0.032 72°时,增益损失小于4.25 dB。该方法也可用于确定馈源的位移量来修正由于反射面天线结构变形或复杂的多反射面系统镜面位置误差等造成的天线波束误差。     

毫米波宽带成像测量雷达及其关键技术研究

针对国内毫米波宽带成像测量雷达的建设思路,从3个方面展开论述:首先,列举了国外相关雷达的主要技术指标,并对其技术特点进行分析,通过采用高功率发射机及功率合成技术、低损耗传输技术、低噪声接收机技术等,国外毫米波雷达实现了对远距离目标的探测,具备很高的测距测角精度、cm级的距离分辨率和极高的多普勒灵敏度,具有较强的目标识别能力;随后,通过对单脉冲机械跟踪和相控阵2种体制的优缺点进行比对分析,建议国内应采用单脉冲机械跟踪体制,并重点探讨了引导捕获和宽带测量方案;最后,对宽带大功率发射机、波束波导天馈线系统、宽带超导接收机以及宽带数据采集等关键技术及其国内基础进行了分析,并给出了发展建议。     

波束波导天线角误差坐标变换方法

针对波束波导馈电天线无法对空间移动目标进行单脉冲跟踪的特点,首先分析了单脉冲跟踪角误差电压形成机理,同时定义了天线及馈源角误差坐标系,并通过分析常规天线及波束波导馈电天线跟踪移动目标时角误差电压特性,在国内首次得出了波束波导馈电天线跟踪空间移动目标的角误差电压坐标变换公式,最后,通过某波束波导馈电天线系统工程实践对该变换公式进行验证。结果表明,单脉冲跟踪角误差坐标变换模型完全满足波束波导天线对移动目标进行全空域高精度跟踪的要求。