仪表着陆系统下滑天线辐射特性仿真研究

下滑天线是仪表着陆系统的重要组成部分,其辐射的电磁信号提供着陆飞机相对跑道入口的下滑道指引。下滑天线失效时,将不能提供下滑道,飞机着陆过程将由精密进近变为非精密进近。下滑天线辐射特性是下滑道仿真研究的重点,本文对下滑天线进行建模,求解其电流分布和方向函数,进而运用Matlab仿真其远区辐射场(三维方向图)。     

空间调制的讨论

一、什么是空间调制在航空导航设备中 ,常会碰到“空间调制”这个概念 ,笔者刚接触到这个词时 ,也很奇怪 ,因为这是一个教科书中未提及的概念。实际上 ,“空间调制”并非是什么新的调制方式 ,只是因为调制的实现方法特别 ,调制是通过“空间”而非“电路”完成的 ,因此得名为“空间调制”。我们这里所说的“空间调制” ,是指用“空间”来实现信号的调幅 ,即幅度调制。为了说明问题清楚起见 ,我们分析一下调幅波的数学表达式 :由调幅波的数学表达式 ,我们可以设想 ,如果让发射机分别产生载波、上边带和下边带信号 ,送到不同的天线上分别辐射。…     

双波束天线阵时空调制OFDM通信测向方法

为解决利用通信信号的测向和通信定位综合设计问题,提出了一种载有方向信息的OFDM时空调制技术。该技术采用两副同中心但方向图有偏差的特殊天线阵列发射,使单天线接收机接收的信号是OFDM特性,每个OFDM子载波调制信号载有空间方位信息和数字通信信息,接收机通过解调信号即可通信测向。文中详细介绍了非正交四相和非均匀八相子载波时空调制信号设计思想,阐述了子载波间伪随机码空间调制编码方法,给出了数据信息调解和方位角估计算法。计算机仿真结果表明:在高斯信道下系统的误码性能与普通PSK-OFDM一样,实现了在调制信号设计层面上的数字通信与测向的深度综合。     

一种基于天线虚拟运动的跳空扩频调制方法

为了加强无线通信物理层的传输安全,提出了一种基于天线虚拟运动的跳空扩频调制信号,采用天线的切换发射仿真天线运动,并且天线的切换方式由扩频码控制。利用天线开关函数产生的谐波分量构成一个空间扩频信号,这样发射的扩频信号不仅与发射信号使用的扩频码有关,而且与接收机相对于发射机的空间方位信息有关,是一种多天线跳空方式产生的扩频信号。最后给出了跳空扩频信号的频谱扩展性能、自相关性能、互相关性能、安全性能和多用户的通信性能,仿真结果表明跳空扩频信号为信息提供了一种更加安全的无线传输方法。     

大型天线装配测量与实时反馈调整技术

针对大型天线在装配过程中共轴铰链空间位置难以准确定位和测量、传统测量方法容易受到天线杆件的干涉影响测量精度等问题,通过搭建大型天线装配测量与实时反馈调整系统,采用数字摄影测量技术对天线的面板、铰链和杆件的装配精度进行了测量,并将测量结果实时反馈给六自由度自动执行机构调整共轴铰链的空间位置,实现大型天线的柔性化、自动化和精准化装配。试验结果表明数字摄影测量相机的精度与激光跟踪仪的精度偏差不大于0.01 mm;六自由度自动执行机构对共轴铰链的位姿调整位移精度优于0.02 mm,角度精度优于0.01°,能够满足大型天线的装配和测量要求,该方法可以提高大型天线装配效率和自动化技术水平,为尺寸更大和结构更复杂的天线集成装配奠定技术基础。     

空间智能天线夹芯结构热变形力学分析

空间智能天线夹芯结构是一种集承载、维形和微波通讯于一体的多功能结构。该结构将微带天线阵列植入复合材料夹芯结构蜂窝芯体中,既满足了结构力学和热力学性能要求,又满足了被植入天线的电性能要求,实现了空间结构的多功能化,降低了系统综合质量。本文针对低地球轨道的空间热环境,选取低热膨胀系数、低密度、高强度、高模量、耐高温及透波性好的复合材料,基于复合材料力学经典理论分析设计了面内热膨胀系数接近于零的复合材料蜂窝夹芯结构面板,并且对空间智能天线夹芯结构在低地球轨道典型空间环境下的结构热力学响应进行了有限元分析。结果表明,该空间多功能智能天线夹芯结构可以满足在轨空间温度环境下结构变形指标要求。     

用FPGA实现abc坐标系的三维空间矢量调制算法

研究了一种应用于三相四桥臂逆变器的基于abc坐标系的新的空间矢量调制算法,避免了传统的αβ0坐标变换,使开关矢量的选取和占空比的计算更简单,显著降低了调制算法的复杂性。同时详细说明了基于abc坐标系的空间矢量脉宽调制算法的原理,并研究了用FPGA来实现该空间矢量调制算法的方法。由于FPGA不需要顺序执行指令,可以多个进程并发执行,响应速度快,可明显提高系统性能。仿真和实验结果证明了该空间矢量调制算法的正确性和利用FPGA实现该算法的可行性。     

模块化可展开天线支撑结构设计与力学特性研究（英文）

为满足空间可展开天线大型化、高精度、高刚度发展的迫切需求，提出一种模块化空间可展开天线支撑结构新构型，并对其进行了力学特性研究。首先，基于机构学基本理论，开展了天线总体结构方案设计和结构详细设计，建立了由19个六棱柱模块组成的模块化可展开天线三维模型。其次，根据压杆稳定理论，建立了天线支撑结构静力学分析模型，得到了拉索预紧力的取值范围。再次，建立了天线结构动力学分析模型，进行了模态分析，开展了固有频率影响因素及灵敏度分析与研究。最后，研制了一套天线支撑结构原理样机，并进行了展开功能试验与验证。研究结果表明：预紧拉索对结构刚度的影响较大，配置预紧拉索后结构刚度提高了约2.01倍；固有频率对杆件材料密度和弹性模量、弦杆及斜腹杆尺寸参数较为敏感；研制的原理样机展开平稳、顺畅，验证了结构设计的正确性。研究结果为模块化可展开天线的基础研究及工程应用提供了理论参考和技术支撑。     

基于电容加载的UHF-RFID近场长天线设计

针对近场长天线的电流相位分布空间跨度大这一难点,设计了一款基于多电容加载的超高频(Ultra-high frequency,UHF)频段近场长天线。通过对长度为250mm微带传输线在间隔48.8mm处分段加载1.6pF电容,利用电容对电流的相位补偿作用改善了天线近场均匀性。在端口增加金属匹配枝节及负载电阻进行阻抗匹配。仿真及实测表明,该长天线回波损耗在918~933 MHz频段内低于-10dB,长天线正上方300mm处近场场强差值最大仅为3.2dB,天线正上方不同位置处最大读取距离差值波动不超过95mm,验证了该天线良好的近场均匀性。搭建射频识别(Radio frequency identification,RFID)系统并进行测试,进一步验证该款长天线在近距离RFID系统中的实用性。     

自适应阵列天线稳态方向性图研究

本文导出了自逆应阵列天线稳态方向性函数及方向性图的下列结果: (1)对自适应阵列天线,存在着复数方向性函数间的下列关系(?); (2)自适应阵列天线的稳态加权值共有p+2项组成,空间p个干扰源与加权值中的P项——对应; (3)用本文导出的加权值递推求法,可求得自适应阵列天线的稳态加权值,需对相关矩阵R_(xx)求逆; (4)本文导出了复方向函数改写为实方向函数的条件。     

GEO轨道兆瓦级空间太阳能电站接收整流技术研究

依据中国空间太阳能电站建设中远期规划和技术发展水平,预估兆瓦级电站发射天线口径为200 m左右,并根据收发天线口径尺寸的约束关系以与接收天线口径相关的波束收集效率和构建成本之间的矛盾为问题导向,通过研究不同口径的接收天线口面上功率密度分布,分析与之匹配的后端整流电路需求,给出了接收天线口径的优选过程。研究结果表明5 km为较合理的兆瓦级电站接收天线设计建设指标,且在整个接收整流阵列中仅需同一种整流器件,同样整流电路即可实现较高的整流效率,为实现兆瓦级空间太阳能电站（Space solar power satellite,SSPS）的演示验证系统论证提供了技术支撑。最后以此为基础研究了整流电路的设计实现,给出了适用于较低输入功率密度下提高整流效率的技术途径。     

一种新颖的空间电压矢量调制逆变器的死区补偿方法

介绍了用于三相逆变器的空间矢量调制（Space vector pulse width modulation,SVPWM）的基本原理。为防止逆变器的桥臂发生“直通”，必须设置“死区”时间。在分析死区效应对空间电压磁量调制输出电压影响的基础上，提出死区电压矢量的概念，给出死区电压知音一的求取方法。在一个控制周期中，可以预先求出几个死区电压矢量的合成作用矢量，对参考空间电压矢量进行校正，达到消除死区效庆的目的。该方法简单，不需附加硬件，只需要对原控制软件修改即可实现。实验结果表明，该方法是有效的。     

壁湍流调制雷诺应力和拟序结构应变率空间形态的层析PIV实验研究

采用高时间分辨率的层析PIV技术,测量了水洞壁湍流三维速度分量空间分布的时间序列,应用局部平均速度结构函数概念对流向速度信号进行多尺度分解,以流向速度分量的局部平均速度结构函数过零点作为特征量检测壁湍流中拟序结构猝发的喷射和扫掠过程,应用空间相位平均技术提取拟序结构猝发的喷射和扫掠过程各速度分量、涡量分量、拟序结构速度应变率分量以及调制雷诺应力分量的空间相位平均拓扑形态.为了引入平衡态涡粘模型假设模拟调制雷诺应力,研究了拟序结构猝发过程中调制雷诺应力分量和速度变形率分量的空间分布形态,发现两者之间的空间相位分布不一致.由于存在时空相位不同步性,说明需要考虑大尺度拟序涡结构引起动量传递的时空弛豫效应.应用经典的线性平衡态下的Boussinesq涡粘模型不能准确地描述壁湍流拟序结构动量传递非平衡现象的物理机理.对于壁湍流拟序结构动力学方程中调制雷诺应力的模拟,应采用包含时空相位信息的复涡粘张量模型.由于雷诺应力与速度变形率的时空不同步性,对非平衡非局部湍流场的数值模拟提出了一个挑战性的问题,建议采用包含相位信息的复涡粘张量模型来模拟雷诺应力张量,从而更加符合雷诺应力演化的物理机理,这一模型有可能成为一个很有发展前景的封闭模型,从而更加准确地预测工业领域中广泛存在的非平衡湍流.     

输出误差函数的交-交矩阵变换器数字PWM调制技术

针对矩阵变换器调制方式的特点，提出了基于输出电压误差函数分析的矩阵变换器离散调制技术，推导了基于时间离散和差分原理的电路方程。根据最小误差函数确定矩阵变换器开关模式，实现了系统闭环控制时开关状态的优化组合。利用α-β平面内的空间矢量描述开关组合状态，使得误差函数的计算工作量小、过程简单，易于实现。数字仿真和实验结果验证了时间离散调制技术的正确性和控制方法的可行性。     

圆极化天线在远场条件下的测试方法

在微波暗室远场条件下,设计了一种利用线极化天线测量圆极化天线的方法.基于圆极化波的分解理论,利用线极化天线进行两次正交测量,所得结果通过公式换算,得到圆极化天线的方向性图和增益.通过多次对圆极化天线进行实际测试,验证了此方法的有效性,满足了实际应用的需要.     

机载L波段电视发射天线

本文讨论了在满足空气动力特性和电性能条件下,L波段分流激励倒L型天线的分析计算和L波段天线尺寸对电性能的影响。给出了机载电视图象传输系统发射天线的设计结果、驻波比和天线方向性图测试曲线,以及在现役轰炸机上飞行试验的传播性能数据。结果表明,用这种型式的发射天线效果是好的。     

应用于微型飞行器阵列天线的自适应波束形成器

微型飞行器的天线采用灵巧的自适应阵列天线。由于自适应阵列天线的幅相误差会引起线性约束自适应波束形成器的期望信号相消,本文根据微型飞行器自适应天线系统的设计,基于广义旁瓣对消器(G SC)结构,在频域中将阻塞矩阵赋予自适应功能,进而得到了一种改进的,可行的,稳健的自适应波束形成器。仿真试验表明,此方法对天线阵列幅相误差具有稳健性,降低了运算量,可以应用于微型飞行器二维自适应阵列天线,实现实时的波束形成。     

机载天线RCS减缩及其布局设计

机载天线系统是飞机的强散射源之一,对飞机隐身性能有着重要的影响。本文针对国外第四代战斗机机载天线系统的设计与布局,研究了具有低散射特性的机载天线系统设计技术措施,讨论了其机理和效能。对机载天线系统进行雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)减缩设计与布局,在保证系统性能的同时,有效降低其RCS。     

数字PID控制在天线伺服系统中的应用

天线伺服系统的作用是实现对目标的快速捕获和稳定跟踪,其采用电流环、速度环和位置环三环控制结构,通过双电机消隙,并进行速度同步控制。天线伺服系统可采用数字PID控制,分析其算法原理及其算法流程,给出一种PID参数整定方法,并应用该方法对某4.5米天线进行了PID参数整定,在此基础上,基于过渡过程曲线实测结果,总结出了PID参数对天线过渡过程的影响情况,对天线伺服系统PID参数的整定具有实际指导意义。     

一种用于射频识别标签的改进开口环谐振器天线（英文）

设计了一种由3个同心开口环构成的用于特高频(Ultra-high frequency,UHF)射频识别(Radio frequency identification,RFID)标签的小型化天线。该天线包括1个外部由传统开口环谐振器(Split-ring resonator,SRR)天线改进而成的短路环和1个SRR型加载结构,因此该天线可以看作一个内部加载SRR的短路环。根据传输线理论,为了与标签芯片的容性输入阻抗相匹配,采用短路环所需的环长比传统SRR天线的开路环结构短λg/4,由此设计的天线比基于传统SRR结构的天线更加紧凑。其后,采用ANSYS公司的高频结构仿真(High-frequency structure simulator,HFSS)软件对所设计的天线进行了仿真与优化。在混响室中测试了所加工的天线的阻抗、效率和互耦。结果表明,本文天线的谐振频段能够覆盖整个特高频射频识别的工作频段(840～960 MHz),且尺寸比传统SRR天线减小83%。在自由空间和密集标签环境中测量所得的标签最大读距分别为45 cm和37 cm。