《中国空间科学技术》第22卷(2002年)总目次

第 1期　钱学森与中国卫星事业侯深渊 ( 1 )…………………………………………………………　带有挠性附件卫星的自适应内模控制张洪华 ,张国峰 ( 4 )………………………………　多分辨率重采样压缩算法硬件系统体系结构研究程子敬 ,周孝宽 ( 1 0 )…………………　小卫星的自适应姿态控制王景 ,刘良栋 ,张笃周 ( 1 7)……………………………………　航天器宽带随机振动响应分析韩增尧 ,曲广吉 ( 2 4 )………………………………………　样条函数最小二乘拟合的递推计算祝转民 ,杨宜康 ,黄永宣等 ( 31 )…………………　圆极化天线旋向的差错…     

应用于制导系统弹载天线的研究

论述了弹载天线的圆极化形成机理,主要就弹尾方向天线辐射方向图的形成进行了设计和仿真,测量了天线的方向图,并进行了结果分析。     

一种新式宽带宽方向图圆极化双环天线

提出了一种结构新颖的双环天线,该天线具有结构简单、宽带、宽波束、圆极化等诸多优点,通过实验测试方法验证了设计的有效性。同时提出了通过附加反射板的方法提高了该天线的低仰角增益,并对天线的输入阻抗和圆极化轴比有一定的改善作用。     

移动载体上天线工作角域分析

静止轨道卫星与地球上移动载体间的数据通信时,要求移动载体在运动中始终保持通信链路信号不中断。从移动载体看卫星的仰角和方位角随移动载体在地球上的位置及其自身的姿态(方位,俯仰,滚动)而变,因此要求载体上天线既具有极宽的辐射方向图特性和良好的圆极化特性。按静止轨道卫星定点位置、载体工作地域、载体运动中姿态角(方位角、俯仰角、滚动角)变化范围,导出移动载体上天线实际需要的工作角域,为载体上天线辐射特性的设计给出了依据。     

圆波导介质片极化器的设计

本文从分析入手,介绍了一种介质片圆极化器的设计。这种圆极化器结构紧凑、无需调试,可以方便地用于卫星地面接收天线系统,可获得良好的圆极化及驻波比特性。文中系统地介绍了该极化器的设计公式及过程;给出了一些计算曲线及数据表,可供设计者查用。     

一种星载GPS接收天线

根据星载 GPS接收天线的主要技术要求 ,给出了谐振式四臂螺旋天线用于星载 GPS天线的设计思路与设计过程 ,并给出了最后的测试结果。结果表明 :该天线具有十分优良的圆对称半球波束特性、良好的广角圆极化特性和优良的阻抗匹配 ,结构紧凑 ,集成度高 ,并通过了环境鉴定试验 ,为星载 GPS应用提供了一种性能优良的天线     

十字交叉振子类型圆极化天线的研究

通过对Ｈａｌｌｅｎ方程进行矩量法求解，讨论了十字交叉振子类型天线产生圆极化辐射时两对振子长度选择的方法；计算了几种情况下天线的远区辐射场；指出十字交叉振子、伞型振子等这类天线由于具有结构紧凑、工作可靠、易于赋形等特点，可广泛应用在空间飞行器上。     

准惯性定向探测卫星GPS接收天线安装角度研究

研究了准惯性定向探测卫星GPS接收天线的安装角度问题. 根据卫星任务需求分析其姿态需求, 再由姿态需求对GPS接收天线的安装方式进行理论分析和仿真计算, 通过GDOP值优选了安装角度方案. 仿真结果表明, GPS接收天线的轴向在本体±y轴即轨道面法向或负法向方向附近.     

球形多面体卫星微波天线辐射场分析

<正> 一、问题的提出球形多面体卫星采用自旋稳定方式,星上有微波10厘米信标和5厘米应答系统。根据技术要求,信标发射天线和应答收、发天线均应为全向性辐射。欲使方向图均匀,像美国“电星(Telstar)”那样,就需在卫星赤道腰带上装置10厘米右旋圆极化天线40个,5厘米左旋、右旋圆极化收、发天线各80个。这样,天线共200个,造成馈电系统密如蛛网,加工工艺和电性调试均极为复杂;天线系统的体积和重量之大,也是总体所不允许的。采用4个隙缝式天线元,使每个元在子午面内方向图甚宽,而在赤道面内相邻元之辐射有部分重叠,则能获得较均匀的全向辐射。于是,10厘米天线4个、5厘米收发天线各4个,共12个,均匀布置于卫星赤道腰带。     

“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。     

一种数字电离层测高仪系统中O波与X波的分离方法

电离层测高仪系统中,O波与X波的分离非常重要.本文提出一种新的O波与X波分离的实现方法,根据电离层回波的极化特性,通过在接收电路上采用数字方法合成圆极化波的方式,实现了对O波与X波的有效分离.与现有DPS-4测高仪系统采用模拟域电信号合成圆极化波的方法相比,本文方法通过在数字下变频处理过程中引入±90°相移,消除了在模拟域电信号合成方法中相移器的带宽限制和非线性问题.另外,该方法在实现发射和接收信号的极化状态转换时不需要连续切换多个模拟开关,从而提高了整个系统的稳定性.     

具有不同等离子体β值的Hall MHD重联中的低频波研究

数值研究具有不同等离子体β值(等离子体热压与磁压之比)的Hall MHD重联过程.对于β值在0.5≤β≤6.5的算例,稳态重联率(6)A/(6)t|st为0.15≥(6)A/(6)t|st≥0.095.本文研究β值在上述范围内的Hall MHD重联中的波动.通过快速傅里叶变换(FFT),将平面外磁场By分量和xz平面内的速度分量vx,vz位于给定点的时间序列转换为功率谱.结果表明,By,vx,vz功率谱的频率范围为Ωci＜ω＜8Ωci,其中Ωci为离子回旋频率.随着β值增大,功率谱峰值能量降低,并且朝着低频端移动.对于电场E采用最小方差分析法(MVA)可以确定波的传播方向k,波矢k与局地磁场B之间的夹角α随β值增大而增大.对于β值最大的算例3(β=6.5),α＜28°.上述结果表明,k准平行于B.为了研究波的偏振特征,在垂直于k的平面内画出E的矢端图.三个算例的矢端图均表明,波动具有右旋偏振特征,在算例1(β=0.5)中矢端图为右旋椭圆偏振,而在算例2(β=2.5)和算例3(β=6.5)中矢端图变成复杂的右旋偏振图形,这些均为哨声波的典型特征.本文的研究为快速磁重联与哨声波之间提供了一种可能的联系.     

多重激波的数值模拟研究

本文用一维混合粒子模拟Code研究了包括中间激波在内的多重激波.模拟了四种情形,可以分为两类:(1)由快激波和中间激波构成的两重激波,(2)快激波、中间激波和慢激波构成的三重激波.结果表明:多重激波是不稳定的,它趋向于发展成磁流体旋转间断和MHD波,左旋圆偏振波逐渐在上游区内发展起来.文章对导致多重激波不稳定性的可能原因进行了简单的讨论.     

Manifestation of the cotton-mouton effect in the ionosphere plasma

Polarization methods used to sound ionospheric plasma are based on the Faraday and Cotton-Mouton effects. While the Faraday effect (rotation of the polarization plane) covers almost the entire ray path, the Cotton-Mouton effect gives rise to local transformation of circularly polarized waves near a point of orthogonality of the ray and the Earth's magnetic field. Comparison of the input and output polarization of probing electromagnetic waves, emitted by a satellite and received by ground stations, can provide valuable information about local plasma parameters near the orthogonality point. This paper presents a theory of interaction of circular waves near this point based on the quasi-isotropic approximation (QIA) of geometrical optics and describes algorithms that can be used to retrieve local plasma parameters from polarization measurements. Experimental configurations to observe the Cotton-Mouton effect with linearly and arbitrarily polarized receivers are discussed.     

不完整带隙结构在微带天线中的应用

为了使微带贴片天线满足导航和通信等应用设计的某些特殊要求,提出了一种可改善微带天线性能的不完整电磁带隙结构:首先在普通的切去两个对角的方形圆极化贴片天线周围一定距离处附加电磁带隙结构,使谐振频率增加而带宽变化不大;然后,在此基础上又将接地板外侧四边切去窄方形金属层,从而形成方形环介质层.仿真结果表明:新型结构可提高传统贴片天线的低仰角增益和总增益,同时可使传统微带天线较好地实现双频工作.      

Wave perturbations in the MLT at high northern latitudes in winter,observed by two SATI instruments

To investigate the Mesosphere and Lower Thermosphere (MLT) region, several ground-based instruments called SATI (Spectral Airglow Temperature Imager) were designed and built to measure airglow emission and temperature in the upper mesosphere. One SATI instrument was installed at Resolute Bay (74.7°N, 94.9°W) and has monitored the polar MLT region since November, 2001. In October 2007 another SATI instrument was installed at Eureka (80.0°N, 86.3°W) at the Polar Environment Atmospheric Research Laboratory (PEARL) as part of the Canadian Network for the Detection of Atmospheric Change (CANDAC) project. SATI is a spatial scanning Fabry–Perot spectrometer measuring column emission rates for several rotational lines of OH and O₂ airglow at 87 and 94 km height. The rotational temperatures are inferred from the ratios of these lines. The measurements are divided into 12 sectors with an annular field of view. The phase differences between the sectors yield information on the horizontal atmospheric wave direction and wavelength. Horizontal perturbations of 2–8 h period have correlatively been observed and investigated at both locations. Short-periodic oscillations identified as gravity waves with periods between 2 and 8 h propagate in southward and eastward directions, but in opposite directions in some cases. The wave propagation characteristics are often different at the two locations; the relationship with the lower mean wind is considered.     

Ku频段微带平面天线的研制

利用等效磁流法详细地分析了含有六个弯头的一般曲折微带线单元的辐射场,由此推导出获得各种极化波的单元尺寸设计条件。在设计面阵时,对单元间和线阵间的耦合作了实验性的研究,以单元间、线阵间的阻抗影响最小作为去除耦合的标准。对加工出来的右旋圆极化平面阵列的测试结果表明,500MHz 通带上的驻波特性较好,方向特性、增益也与理论值较为吻合。     

VLF电波渗透到卫星高度电离层传播的全波计算

考虑斜向地磁场的影响将电离层设为多层水平分层各向异性有耗介质, 利用传播矩阵法求解全波方程, 进而研究分析VLF频段电离层反射系数随电波频率的变化, 电离层中两种特征极化波的折射和极化特性, 两特征波的电磁场水平分量以及坡印廷能流密度随传播高度的变化. 数值计算结果表明, 地—电离层波导中的垂直极化波比平行极化波易渗透进入电离层; 电离层中两种特征极化波可分为左旋和右旋圆极化波, 左旋分支由于D层强吸收作用表现为速衰减模, 而右旋分支表现为可传播模, 在传播过程中电磁波的能量主要存储在磁场中; 电波频率越低, 其在电离层中的传播损耗越小. 由数值模拟结果发现, 卫星监测VLF频段的低频部分及更低频段的水平磁场变化对于发现地震电离层电磁前兆异常可能更为有效.     

磁层顶旋转间断的稳定性

本文应用三层模式和ISEE卫星观测资料,讨论了磁层顶旋转间断的稳定性。结果表明:(1)在磁层顶旋转间断中可以激发一种不稳定性。随着波数k增大,不稳定性增长率也将增加。(2)当行星际磁场为北向时,磁层顶旋转间断是稳定的;当行星际磁场逐渐变为南向时,不稳定性增长率将迅速增加。(3)当太阳风速度较大时,不稳定性增长率相应地也较大。(4)当行星际磁场为南向时,随着行星际磁场与磁层顶切平面交角的增大,不稳定性的增长率也迅速增加。      

Shape and motion estimate of LEO debris using light curves

We have derived a tri-axial ellipsoidal model of an LEO object, a Cosmos 2082 rocket body, including its rotational axis direction, rotation period, precession, and a compositional parameter, using only light curve data from an optical telescope. The brightness of the object was monitored for two days and least-squares fitting was used to determine these values. The derived axial ratios are 100:18:18, the coordinates of the rotational axis direction on the celestial sphere are R.A. = 305.8° and Dec. = 2.6°, and its observed average rotation period is 41 s. When precession is considered, its amplitude and precession period are 30.5° and 29.4 min. These results show that optical light curve data are sufficient to determine the shapes and the motions of LEO objects.