发散波束在媒质界面上的Goos-H(a)nchen位移与焦移

在全反射中研究了发散波束在两种不同媒质界面上Goos-H(a)nchen位移与焦移.首先,通过建立发散光束全反射简单光线模型来显示焦移的形成.然后,从波动光学出发,利用Fourier光学中的角谱法推导出Gauss发散波束入射下Goos-H(a)nchen位移和焦移的近似关系式.结果表明,由Carniglia 和 Brownstein 针对于均匀波束提出的Goos-H(a)nchen位移和焦移的微分关系式同样也适用于Gauss发散波束入射的情况.最后,通过数值模拟总结出了焦移的一些不同于Goos-H(a)nchen位移的特殊性质.这些特殊性质的发现为改善现有实验和工程精度提供了新路径.     

基于光学波束形成网络的数字调制信号传输试验研究

文章在介绍了光学波束形成天线原理的基础上，进行了一种采用实时延技术的光学波束形成天线的方案设计，然后重点介绍了数字调制信号通过该天线的波束形成网络的传输实验。给出了实测的频谱性能、分析与结论，并指出了光学波束形成技术用于实际通信系统的可行性。     

液晶光学相控阵的高功率波束指向特性研究

针对液晶光学相控阵LCOPA（Liquid Crystal Optical Phased Array）在高功率激光入射场景下的波束指向特性，构建了LCOPA的热力学模型，利用Ericksen Leslie动力学理论和液晶材料的温度特性，对不同入射激光功率和不同液晶材料条件下LCOPA的近场相位分布、远场偏转效率和偏转响应过程进行数值仿真分析。结果表明，当入射激光功率从50 W 增加到 110 W时，近场相位分布趋于恶化，远场偏转效率从96.8%下降到41.3%；5PCH、UCF-35、MLC-624-000三种液晶材料的温度敏感性逐渐减弱，远场偏转效率分别为41.3%、92.3%、98.8%；同时，入射激光功率的增加会缩短相控阵器件的下降时间，而对其上升时间和切换时间无明显影响。     

飞行器程控跟踪相控阵天线安装误差补偿技术

针对窄波束高增益相控阵天线波束指向精度要求高、安装误差对波束指向的影响无法忽略的问题,提出了一种基于光学瞄准的安装误差测量方法,给出了光学测量内容和误差修正矩阵,经某型无人机飞行测试表明,该方法可以减少由安装误差带来的波束指向偏差,对高精度波束指向具有重要意义。     

一种自适应迭代宽带数字波束成形算法

为了克服传统宽带波束合成要求期望信号垂直入射阵面的苛刻要求,新算法首先利用数字时延滤波器对接收数据的时延进行补偿,使其等效为期望信号垂直入射,然后采用无需计算矩阵求逆的基于LMS的空时自适应滤波算法完成波束形成。方向图仿真表明,新算法能够实现宽带抑制,可高分辨率地使主瓣对准期望,零陷对准干扰;同时通过计算量分析,相对于DMI算法,新算法很大程度地降低了计算复杂度,减小了计算量,易于工程 实现。     

多宽带干扰信号频域甄别方法与分离算法

针对复杂电磁环境下的时频域重叠干扰信号,提出了频域甄别方法与分离算法。先通过分析所接收干扰信号的频谱,将整个频段分割为一个或多个子带,对每个子带内是否有频域重叠进行甄别判断;对于存在频域重叠的情况,通过波束形成技术,以波束接收的方式将子带中的重叠信号在空域分离。最后,将相同入射方向的频段进行拼接。仿真结果验证了该算法的有效性。     

小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线

为适应星载天线小型化、宽带、高性能的发展趋势,提出一种小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线。通过在H面扇形喇叭口处加入曲折线圆极化器实现天线圆极化,将传统平面圆极化器变为半圆柱形,天线的包络尺寸减小近36%。同时,在喇叭口处增加介质透镜,在有限尺寸内将球面波调节为平面波。半圆柱极化器和介质透镜的设计可共同调节入射波束角度,提升天线的宽角波束覆盖性能。利用CST软件建立模型进行仿真,仿真结果表明：天线结构紧凑、波束覆盖范围宽,俯仰面大于11.3dBi的增益覆盖范围达90°。半圆柱极化器的设计为星载天线的小型化、低成本设计提供新的思路。     

Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真

光学镜面在重力的作用下,会产生镜面变形,这种变形包括刚体位移和表面变形,将对光学系统的成像品质产生不同的影响。文章通过Matlab软件,对有限元分析后的数据进行处理,用Zernike多项式精确拟合变形后的镜面面形,并在Matlab中绘出镜面面形云图,最后计算出表面变形的表面变形均方根和表面变形最大值与最小值之差。实例计算表明,该方法能将镜面变形的刚体位移和表面变形分离,适合于光学自由曲面的镜面面形精度分析。     

气动环境下窗口光传输的分析方法

在气动环境下入射到导弹红外侧窗的波面会因窗口变形导致出射后的等光程波面偏离了理想波面，波面发生畸变，从而使通过窗口的目标光线产生偏移、模糊等，成像质量下降，影响制导精度。为提高制导精度，通过折射率不均匀分布的光学窗口中光线追迹程序的编制，利用所得到的光程差来构建光波通过窗口后的畸变波前图，进而计算窗口的各项光学评价函数，并与仿真结果比较得出理论方法的可行性与可靠性。     

应用距离搜索的低轨空间碎片初始轨道确定方法

使用低轨天基光学望远镜扫描式观测低轨空间碎片,由于两者的相对运动较快,只能获得很短时间内的角度观测值(甚短观测弧段),使用传统的Gauss方法和Gooding方法很难得到精确的空间碎片初始轨道。为此,文章提出了一种新的方法,在给定的一组角度观测值中,通过搜索其中2个时刻的距离信息,将纯角度的初始轨道确定问题转换为基于2个位置矢量的初始轨道确定问题;再利用其他时刻的角度观测值进行检核和约束,筛选出最优的初始轨道结果。利用文章方法对空间碎片在10~60s内的503个观测弧段进行处理,结果表明,其定轨误差与角度观测值变化率有关。将文章方法所得结果与Gauss方法和Gooding方法进行比较,证明文章方法在解的成功率和精度上都显著优于其他2种方法,能很好地确定空间碎片的初始轨道。     

高通量卫星高精度多波束馈源阵装配校准技术

为解决多波束馈源阵装配校准过程中装配难度高及测试数据处理工作量大的问题,总结提出一套适用于目前研制的高通量高精度多波束馈源阵总装校准方法.由于多波束馈源阵结构形式复杂操作空间狭小装配顺序尤为重要,故采用三维模拟分步分解装配,并使用经纬仪和摄影测量配合测试,解决数据处理工作量大的问题.高通量卫星多波束馈源阵精度要求十分高,性能指标较以往研制型号都要严格.对于高通量高精度多波束馈源阵总装过程提出了一套高效率高精度的装配校准方法(精度转角优于0.021°,位移优于0.21 mm),准确规范的指导多波束天线馈源阵的装配校准,并为后续多种馈源阵总装过程提供了新的参考依据.     

星载赋形反射面数传天线优化设计

为了使星载赋形反射面数传天线的波束形状满足设计要求,应用Minimax算法对其进行了优化设计。首先基于几何光学原理得到反射面中截线的初始形状,然后采用Newton插值函数对中截线进行拟合并把插值函数的系数作为优化变量,最终利用Minimax算法对优化变量进行调整来使获得理想的赋形波束。通过对一个X波段赋形反射面天线优化结果的分析及与基于几何光学原理综合算法所得结果的对比,表明此方法的有效性和优越性。数值仿真结果表明：该方法能够保证覆盖角域内任意一点的增益均高于设计指标要求。     

卫星姿轨控制对大型柔性索网天线在轨指向影响分析

文章针对星载天线大尺寸、大柔性,引起卫星姿轨控时卫星本体姿态运动与柔性天线自身弹性变形相互耦合,进而导致天线指向精度下降的问题,提出了一种计算卫星姿轨控制引起的大型柔性天线在轨波束指向偏差的计算方法。首先,结合有限元法和混合坐标法,通过理论推导,建立了卫星与大型柔性索网天线刚柔耦合动力学模型;然后,以某在轨成像卫星东西位保为例,通过有限元法对该柔性索网天线进行模态分析,得到描述天线弹性振动的模态矩阵与质量矩阵,结合天线的模态矩阵、质量矩阵及天线与卫星本体的坐标转换关系,得到天线振动相对于星本体坐标系的平动耦合系数与转动耦合系数,再与星本体的刚体运动参数组合起来,求解卫星天线刚柔耦合动力学模型,即可得到天线实际振动位移。最后,根据天线实际振动位移进行天线型面拟合,并选取其最差型面进行了天线电波束指向仿真。仿真结果表明,天线方位向的波束指向偏差最大为0.0576°,可为天线在轨指向设计提供依据。该算法同样适用于卫星其他姿轨控制工况。     

空间遥感器的热／结构／光学分析研究

作为一个空间遥感器整机热光学（热／结构／光学）集成分析过程，对空间遥感器主要光机结构简化，进行导热特性分析和等效热阻计算；利用软件计算在轨道上典型工况的空间外流热和内热源分布；建立有限元温度场分析模型和结构热弹性分析模型，计算全机稳、瞬态温度场分布，均匀温度和特定温度场下的位移场，得到各光学元件的位移；利用光学分析程度计算的公差计算结果插值计算遥感器光学系统由于光学元件的热致刚体位移（离轴、轴向位移和倾斜）而产生的光学性能变化。     

基于DBF的波束功率控制及优化设计技术

低轨卫星系统近年来得到了广泛的关注和发展,卫星的轨道高度低,具有传输延时短、路径损耗小的特点,可以为小型化用户终端提供服务,但也存在单星覆盖区内路径差异大、卫星业务分配不均和工作动态范围大的问题。针对这些问题提出了一种适用于低轨卫星的波束优化设计方法,采用地球匹配波束设计,来实现更好的链路质量和覆盖效率。在下行波束设计中,通过唯相位加权优化设计方法,在满足波束增益要求及波束间C/I的基础上,实现了单波束功率由0%~100%的调整能力。针对低轨卫星移动通信业务随时间变化,导致发射组件输出功率长时间工作于回退状态的特点,提出了一种通过卫星业务处理器实现业务量变化与功放的最佳效率供电电压匹配调整的星上自适应功放功率随动技术,使得功放平均效率有效提高,减少了天线的平均功耗和热耗。     

多波束三维成像激光雷达高精度收发匹配方法研究

三维成像激光雷达技术为空间地理信息获取、目标立体探测提供了新的技术途径。以多波束并行收发、单光子阵列探测为特征的新一代三维成像激光雷达可提升雷达探测灵敏度、激光成像帧频与成像效率，从而实现远距离快速激光三维成像。三维成像激光雷达的激光发散角与接收视场需角秒量级的匹配精度。随着系统波束数量的增加，几十甚至上百波束的高精度收发波束匹配是系统设计装调的难点。聚焦多波束单光子阵列三维成像激光雷达的收发匹配难题，设计了基于衍射分束激光发射与光纤阵列接收的收发光学系统，提出了一种多波束激光雷达收发波束匹配方法，并对该方法的收发匹配误差源以及温度对其影响进行了详细分析仿真。实验验证结果表明，可实现64波束优于10 μrad的匹配误差，在工作温度范围内总的收发失配优于20.78 μrad，满足本系统设计时25.5 μrad的收发匹配裕量，系统对环境温度有较好的适应性，具有良好的工程应用前景。     

用混合射频光系统改善适于各种雷达应用的线性调频脉冲

本文对线性调频(LFM)脉冲的产生提出了一种新的方法。用这种方法产生的脉冲具有带宽大、频率线性度好的特点。这种LFM脉冲能适用于如合成孔径雷达，超宽带雷达等多种应用。现有的这种改进是通过混合光射频结构实现的。提出的这种光学装置不仅有效地扩大了线性调频脉冲波束的带宽，而且允许对其载频进行调谐。     

利用窄波束实现反辐射导弹抗诱饵技术研究

论述了反辐射导弹诱饵诱偏的原理,分析了诱饵如何利用反辐射导引头的宽带天线、宽波束的特点进行诱偏,提出了在一定条件下可采用窄波束实现反辐射导弹对抗诱饵,以便及早分辨出雷达和诱饵。为保证反幅射导弹导引头产生窄波束以获得高分辨率并提高ARM抗诱饵干扰的能力,提出了实现窄波束的技术措施和实现窄波束被动雷达导引头的关键技术。理论和实践均证明这是可行而有效的。     

地球静止轨道微波辐射计技术

静止轨道微波辐射计可实现全天时、全天候、高频次云雨大气观测,在台风、流域性强降水探测和预报方面发挥重要作用。但在波束扫描、多频复用、系统定标等方面的运用存在较大困难,世界上尚无在轨应用先例。现从探测需求出发,对静止轨道微波辐射计进行了系统方案设计。提出了卫星平台与辐射计部件快慢结合扫描的方法,以解决波束扫描和系统定标难题;提出了低频选入射角层叠式布局准光学频段分离方法,以解决多频段复用难题。研制了微波辐射计原理样机,通过实验室和外场试验验证了系统设计,为静止轨道微波探测卫星研制提供了一定指导。     

动态跳波束策略中的自适应波束功率分配算法

摘要：多波束卫星发射机的成本很高，同时地面小区的通信需求和通信优先级一直处在动态变化中。通过研究一种动态波束跳跃策略，实现在卫星资源受限和较少发射机数量约束下的广域覆盖和按需服务。区别于传统的分簇波束跳变思想，为了提高卫星系统的频谱效率，考虑在整个频率带宽上应用全局波束跳变。因此考虑在共信道干扰背景下，提出一种新型服务质量指标来衡量波束跳变结果。在卫星资源有限的情况下，各波束提供的通信容量不能满足地面小区的业务请求，基于粒子群算法选择的波束跳动图案，提出了一种自适应波束功率分配算法。该算法通过优先级加权，最小化波束业务容量需求差值，进而提高服务质量水平。最后，通过仿真验证了所提算法的性能优越性。