一种新的用于反射面天线辐射远场分析的快速积分方法

对一种新的用于反射面天线辐射远场的快速积分方法进行了研究,采用物理光学法分析,基于辐射场积分计算,考虑积分网格内的相位影响并用闭合表达式表示,显著减少了积分所需网格数,加快了赋形反射面天线辐射远场的计算速度,并能与其他方法组合以进一步提高辐射远场的计算速度。模拟计算结果与直接积分法比较结果表明方法可靠且有效。     

用于广播卫星的单赋形反射面天线

日本未来的直播卫星要求星载天线有精确的赋形波束。采用单赋形反射面天线是合适的,因为它不需要复杂的馈电网络。然而在过去的研究中,反射面上出现有不连续性。在本文中,不连续性问题得到克服,分别在上下行频段上成功地设计出形成赋形波束可覆盖日本诸岛的赋形反射面。加工了下行天线,辐射图得到测试结果验证。辐射图满足对星载天线的无线电规定,诸如旁瓣特性和交叉极化特性。     

星载反射面天线赋形技术研究

星载反射面赋形天线为指定区域进行有效覆盖,减少相邻区域间的干扰,在卫星直播通信、雷达以及射电天文学等方面有广泛的应用。文章讨论了3种传统天线赋形技术:波前法、口面场优化法以及反射面直接展开法;针对在轨重赋形天线实现的两大困难,介绍了2种远场快速分析方法,讨论了反射型面控制方法。     

口径天线远场时域分析

根据惠更斯等效原理,用直接时域法,基于远场近似推导了口径天线瞬态远场时域解析表达式,给出了主、偏轴方向远场辐射特性。分析和数值计算结果表明：所得远场公式简单,计算正确、可靠,可用于口径天线的设计和测量。     

碳纤维复合材料天线反射面低变形优化设计

为了保证星载天线的在轨工作,需要严格限制天线的热变形。文章参考国外先进天线设计案例并考虑国内生产工艺,以某卫星抛物天线反射面为研究对象,采用全碳纤维复合材料夹层结构设计新型天线反射面构型。首先,给出天线型面误差的计算过程来反映天线热变形程度;然后,基于正交试验法,对某卫星的天线反射面型面误差值影响因素进行分析;最后,在此基础上分别对蒙皮与芯层完成低热膨胀系数的优化设计。仿真结果显示:文章设计的全碳纤维材料天线夹层结构因热变形而产生的型面误差仅约为原先设计的全铝反射面的1/6,证实了全碳纤维材料天线夹层结构在低变形方面的优势及此优化设计方案的可靠性。     

一种等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线的设计

研究等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线一体化设计的关键性问题。根据双反射面天线的经典理论设计公式得出卡塞格仑抛物面天线的设计参数,仿真计算传统卡塞格仑抛物面天线及等离子体卡塞格仑抛物面天线的辐射特性和散射特性。研究结果表明,等离子体卡塞格仑抛物面天线具有和传统金属反射体卡塞格仑抛物面天线一样的辐射性能,同时由于等离子体产生和消失的可控性,不工作时就只有介质外壳,具有极低的RCS,从而大大提高了反射面天线的隐身性能。     

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。     

基于Zernike拟合的三反射面天线赋形设计

多反射面天线系统受空间、位置和尺寸等因素的影响,其主反射面口面存在相位差,从而导致天线辐射性能下降,文章提出了一种利用Zernike多项式赋形多个反射面的方法,通过对副反射面赋形,在主反射面口面得到期望的幅度相位分布。该方法利用Zernike拟合来处理反射面间的光程差,并将主反射面作为固定面,根据几何光学法和光程条件,在Matlab中建立副反射镜初始模型,通过遗传算法优化Zernike系数调整光程差,对副反射镜面形进行优化设计,避免了复杂的微分计算。使用Grasp仿真软件对设计的三反射面天线系统进行了分析,计算表明,与未赋形的三反射面天线相比,赋形反射面天线系统主波束效率提升了10.67%,达到95%以上,验证了该赋形方法的可行性及对天线系统性能提升的有效性。     

基于近场测量的阵列天线校准

阵列天线校准是精确控制阵列波束方向和辐射方向图的前提。本文依据测量距离将阵列天线校准方法分为远场校准法和近场校准法两类。随着阵列天线大型化的发展趋势,微波暗室的尺寸越来越难达到阵列天线远场的要求,远场校准法的适用性逐渐减弱,对近场校准法的需求逐渐增加。本文梳理了过往的经典近场校准方法,并对近场校准方法的最新进展进行论述,对不同校准方法的原理做了详细分析和对比,最后给出未来校准研究的发展方向。     

一种新型伞状天线反射面研究

为设计和研制高精度伞状天线碳纤维三向编织反射面，选取碳纤维三向编织反射面为研究对象，通过试验获取了碳纤维织物的材料属性，设计了不同结构形态、不同加强筋方案的天线反射面，建立反射面有限元模型进行重力变形仿真，探索重力场下天线型面精度与反射面形态的关系，获取了最优的反射面设计方案。优化结果表明，多边形口径反射面相比圆形口径反射面型面精度提高了9995％，在多边形口径反射面上设计环向加强筋可使型面精度进一步提高34％，为反射面的结构设计提供参考和依据。     

反射面天线机电耦合分析及实验验证

针对反射面天线分析设计中存在的机电分离问题,使用结构分析软件得到天线面板的 结构变形,将变形转化为相位差引入天线远区电场公式中。通过推导的网格转换矩阵,在结 构网格的基础上完成天线远区电场的计算。同时根据半功率波瓣宽度预估方向图的离散精度 。利用某3.7米卡氏通信天线进行了验证实验,试验结果表明本文方法是正确有效的。与软 件集成的分析方法相比,该方法不但电磁分析精度较高,而且分析时间更短。
     

基于太阳能热推进的应急飞行器系统优化设计

基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道特性实现吸热剂质量与聚光器吸热面积的优化计算,最后仿真验证该方案的可行性。仿真结果表明:该方案适用于210～300 km高度的应急轨道,且吸热剂质量与聚光器面积需求均在合理范围内。     

星载天线反射面型面热变形影响因素分析

星载天线在轨运行时受到周期性的温度变化影响,天线反射面会发生热变形,影响天线增益.热膨胀系数是描述结构热变形的重要参数,并且会随温度变化;在进行结构热变形分析时若将热膨胀系数视为常数会给仿真分析带来误差.文章以抛物面天线反射面为研究对象,考虑热膨胀系数随温度的变化,针对ULE玻璃和M55层合板材料的反射面,仿真分析反射...     

多光谱相机高稳定性光机结构设计技术

文章针对测绘应用对多光谱相机设计的技术要求,从影响相机内方位元素和在轨成像品质因素出发,结合三反离轴相机的特点,重点分析多光谱相机高稳定性设计（力学和热）。多光谱相机主体反射镜通过选取零膨胀的微晶玻璃和殷钢材料,降低了反射镜的热敏感性,反射镜组件通过采用四点球铰无应力支撑技术实现了反射镜的静定支撑、消除掉了反射镜装配应力,保证了反射镜面型的稳定性。相机主体结构与卫星的连接采用柔性卸载结构设计,卸载了卫星结构由于热变形而导致的相机结构变化,保证了相机主体结构的在轨性能稳定性。通过对整个相机进行有限元分析和环境试验,有效地验证了设计的正确性,多光谱相机主体具有较好的结构稳定性。     

星载双反射抛物面天线热变形分析

星载天线在轨运行时受到空间外热流的影响，会经历周期性的高低温交变，导致其反射面产生热变形。为了保证星载天线稳定运行，选取某型号星载双反射抛物面天线作为研究对象，采用有限元法对天线高温工况下的在轨温度场进行分析，进而将天线上分布的温度载荷作为边界条件映射到结构场中进行热变形分析；同时详细分析了材料属性、铝蜂窝芯厚度、碳纤维贴层厚度、反射面支撑约束位置等因素对双反射抛物面天线热变形的影响，以期为星载天线结构优化设计提供理论参考。     

宽带相控阵馈源可展开反射面天线研究

为满足星载高增益天线的应用需求,本文设计了一种带有相控阵馈源的伞状可展开反射面天线。首先介绍了反射面天线可展开机构的原理及设计,由碳纤维天线肋和金属编织网面组成反射面,在高精度可展开机构的动作下实现其收拢和展开,从而大幅减小其收藏包络尺寸。对于直径为1.14 m的可展开反射面天线设计了宽带相控阵馈源,采用金属Vivaldi天线作为相控阵单元,根据极化方式、焦径比和扫描范围选择排列成双极化矩形阵列,使可展开反射面天线在8～16 GHz内实现二维波束扫描,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,宽带相控阵馈源能够有效地增加可展开反射面天线的视场,反射面天线在8 GHz、12 GHz和16 GHz时扫描到0°的增益分别是38.03 dB、40.65 dB和41.48 dB,扫描到+3°的增益分别是37.68 dB、40.68 dB和41.09 dB。     

一种基于微多普勒特征的海面角反射器干扰鉴别方法

角反射器是海面舰船对抗反舰导弹的一种重要的无源干扰。本文以漂浮式角反射器干扰和舰船为研究对象,根据耐波性理论,建立了海面目标的微动模型,并分析了它们的微动特征。采用散射中心模型,推导了海面目标横摇运动引入的雷达微多普勒信号模型,利用时频分析方法和一阶矩方法,提取了目标回波的瞬时多普勒和微多普勒。通过定义目标雷达回波的微多普勒主频率特征实现了角反射器干扰的有效鉴别。仿真计算表明,在信噪比大于0dB的条件下,角反射器干扰的正确鉴别率大于95%。