收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估方法

根据Lorentz互易定理,提出了一种对收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估的方法.两个馈源与反射面分别构成独立的、互为测量关系的天线系统,在相同静区位置构成各自的天线口面.对这两个等效天线系统在该平面产生的电磁场进行测试,得到收发系统在静区位置各自的电磁特性.根据收发天线各自的电磁场分布,按照天线接收原理可以得到双站合成的等效静区.双站等效静区呈对称分布,但相对于单站静区分布,双站等效静区范围变小,波动更小,边缘下降更平缓.采用物理光学法对上述等效静区进行了仿真,并进一步通过实验测试对此静区评估方法的有效性进行了验证.     

高精度紧缩场的机械精度检测与电性能验证

根据天线型面精度的确定依据,建立了以半光程差为最小量的型面精度计算模型,据此编写了天线面板测调程序,对高精度紧缩场的型面精度进行了检测,并采用自由拟合的方法对馈源进行了定位,通过机械精度检测,该紧缩场反射面型面静区精度达到 26 μm,机械精度达到理论和设计要求.最终的电气测试结果表明该紧缩场在26~110 GHz时具有优良的电气性能,验证了天线机械精度检测结果的正确性.该方法使机械装调效率显著提高,具有重要的工程应用价值.      

大型紧缩场边缘干涉误差检测及拼缝修正

为了避免由单块反射面边缘误差导致拼缝产生物理干涉并引起反射面受力变形,保证大型紧缩场最终的型面精度及电气性能,针对典型的紧缩场反射面形式,在评价单块反射面边缘轮廓度的基础上,建立统一的正交距离回归模型,用于计算单块反射面的标称尺寸、干涉误差以及边缘的修正量,并对整体拼缝干涉高风险区进行预估及修正.利用激光跟踪仪对某大型紧缩场单块反射面边缘进行了测量,应用上述方法分析并修正了干涉高风险区,保证该紧缩场的拼缝宽度满足（0.4±0.2）mm的设计指标.      

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

一个高性能单反射面紧缩场

介绍了一个单反射面紧缩场,其反射面实体由多块面板拼装而成.单块面板成形基于"点阵钉模、真空负压、金属蜂窝"精密成形工艺,平均精度达到25μm(rms),拼装后总体形面精度达到40μm(rms).通过优化电气布局、边缘设计和馈源设计,该紧缩场具有优良电性能.给出了该紧缩场在39GHz时电性能实测曲线.      

紧缩场反射面板热变形的适应性调整

随着季节的变化,紧缩场反射面板的温度在15~25℃之间变化.热变形量往往超出允许的误差.利用Marc有限元软件,分析了紧缩场在温度、重力和反向力等作用下的变形.针对变形最严重的工况下的变形,用最小二乘法对变形后的数据进行二次多项式曲线拟合,得出与变形后的反射面相一致的新的母线方程和焦距.仿真结果表明调整馈源位置,能够适合于面板焦距的变化.     

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。     

赋形的哥利高里馈源

本文描述的赋形馈源,由喇叭、椭球副反射器及将它们连接起来的介质体构成。通过赋形,该馈源可使反射面天线的主反射面口面得到预定的振幅和相位分布。文中叙述了赋形馈源的物理原理,推导了赋形方程,从而得到了赋形馈源的工程设计方法。应用该赋形馈源,可以免去一般反射面天线的馈源支撑,并保持抛物面主反射器的形状不变。     

对地观察卫星赋形反射面数传天线设计

根据几何光学原理对近地轨道卫星地球匹配波束赋形反射面进行了设计 ,在此基础上利用物理光学近似估算该反射面的二次辐射方向图和增益 ,并以地球匹配波束为目标函数对赋形反射面进行了优化。在进行反射面赋形设计时提出了两种端值条件 ,并对其进行了数值仿真和比较。同时对如何减少第一端值条件下馈源影响进行了有益的研究。     

基于光学测量的大型天线测试方法研究

提出了一种基于光学照相的电磁场数值计算测试电大尺寸天线辐射特性的新方法. 根据光学照相实测大型天线的形面三维坐标计算出天线表面电流分布, 利用物理光学计算得到天线远场方向图和增益. 采用该方法得到的海洋二号校正辐射计观测天线和充气天线的辐射特性与平面近场测试结果的对比验证了其具有足够的准确性. 该方法具有快速、灵活的特点, 可以推广到电大尺寸天线测试.      

三角板角反射器在RCS定标测试中的应用

对三角 板角反射器的散射特性进行分析,提出了其在单站及收发分离单站RCS(Radar Cross Section)定标测试中的应用方案.三角板角反射器后向散射方向图的主瓣部分很宽且很平缓,并具有较强的方位稳定性,适用于较大RCS目标的单站定标测试.但在收发分离的单站RCS定标测试系统中,发射馈源与接收馈源间存在一个小双站角,这会使得三角板角反射器散射方向图的主瓣部分急剧下降,并呈现较强的纹波,从而无法利用其进行精确定标.而其散射方向图的某一旁瓣部分,在存在小双站角时的变化不大,且同样具有较强的方位稳定性,故可利用旁瓣峰值作为收发分离单站RCS测试中的定标参考点.     

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求,提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术,实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率,抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化,最终实测结果表明,该天线在7.1～8.4GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性,该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。     

卫星成形反射面天线波束赋形的研究

采用单馈成形反射面天线,将天线口面分为多个栅格,通过优化栅格的场的相位分布对中国版图进行波束赋形。在优化过程中附加了相位限制条件,以保证反射面的表面连续,并与阵馈抛物反射面天线的赋形效果作了分析比较,说明单馈成形反射在天线在波束赋形中是可取的,该单馈成形反射面天线有其实用价值。     

应用数字工业摄影测量实现天线反射体姿态恢复

介绍了天线在安装现场实现无塔标校的一种方法。根据公共点坐标转换原理,采用数字工业摄影测量(简称摄影测量)技术,实现天线反射体(包括主反射面、副反射面、馈源)姿态的恢复。通过天线反射体姿态恢复后所测试Ka/S波段方向图和测试Ka/S波段原始方向图比对,可知天线电性能指标恢复满足要求。     

一种多步的基于切换星间测量的多星自主导航算法

针对基于星间测量的多星自主导航问题,从载荷优化和节约成本考虑,提出了一种单套敏感器切换测量的导航方案。建立了该导航方案下的系统状态空间模型,并基于扩展卡尔曼滤波方程给出了导航估计算法。基于多步卡尔曼滤波方法,将集中的滤波算法解耦为多个平行的子滤波器,使计算量降低到原算法的50%以下,并且在切换测量的导航方案下,部分解耦出的子滤波器可以只预测不更新,能够进一步地降低计算负担。给出了多步滤波算法的推导过程,证明了其与标准卡尔曼滤波的数学等价性,故算法的估计性能及计算结果与标准卡尔曼滤波一致,但计算速度有明显提升。最后,通过具体算例给出了算法的仿真验证。