我国深空探测地面站发射机的发展及展望

随着深空探测任务的发展,对地面站发射机输出功率有了越来越高的要求.在讨论了测控系统地面站发射机的国内外发展现状和应用趋势的基础上,重点分析了未来我国发射机的主要发展方向和趋势,并对其中的关键技术进行了详细描述;提出了我国未来发展深空探测地面站发射机应该开展关键技术、关键元器件或零部件的研究工作,以及一些技术发展方向性的理论研究的建议,为我国深空探测技术的发展提供了参考.     

对流层大气折射误差的微波辐射计修正

目前,雷达的目标跟踪定位、卫星的测控定轨等对大气折射误差高精度修正的要求越来越高。针对传统大气折射误差修正方法的成本高、实时性差等问题,研究利用对水汽和液态水含量敏感的双通道微波辐射计测得的辐射亮温来反演大气折射率的方法。对微波辐射计的反演结果和探空数据的结果进行比较,计算不同海拔高度上反演的平均偏差和均方差,发现利用微波辐射计反演得到的折射率剖面与探空值吻合较好,验证了此方法的可行性。同时介绍了微波辐射计新的定标方法和微波辐射计对于水平不均匀大气的折射误差修正方法。     

微波辐射计静止轨道遥感试验技术

在地球静止轨道上对大气进行微波遥感探测尚无先例。为验证静止轨道微波探测仪器关键技术,研究高轨微波辐射传输特性并积累遥感数据,研制了微波探测试验载荷,搭载于风云四号A星进行在轨试验。微波探测载荷采用真实孔径圆周扫描体系,配置双频段(183,425 GHz)五通道。载荷在轨试验中,各项指标正常,183GHz频段灵敏度优于0.5K,425GHz灵敏度优于1.9K,性能稳定并超过3个月考核寿命。对微波探测载荷183GHz与极轨载荷先进技术微波辐射计(advanced technology microwave sounder,ATMS)进行亮温交叉比对的结果显示,两者亮温相近,变化趋势一致,验证了探测数据的有效性。载荷还在静止轨道获取了极轨无法探知的3K/h量级亮温变化,并在风云四号A星姿态调整期间完成了静止轨道微波遥感成像。验证了在静止轨道上进行真实孔径体制微波遥感探测的有效性。     

基于Sentinel-1卫星的北冰洋海冰信息提取

为研究北极海冰分布、形态特征的变化规律,基于Sentinel-1卫星的SAR数据,对弗雷姆海峡区域的海冰进行长时间序列的提取及变化分析。对试验影像预处理,利用K-均值聚类算法提取海冰。基于浮冰面积大小,将浮冰进行分类,研究各参数与海冰破碎物理过程的关系,海冰分布以密集度体现,海冰的形态特征以面积、周长、圆度等参数描述。结果表明:利用高分辨率SAR数据,能获取精细的海冰分布信息,将其与传统的海冰密集度产品结合,可构造信息更丰富的多尺度冰情图,为极地海冰监测提供支持,对维护北极航道安全、分析北冰洋海冰气候效应等有重要意义。     

控温型吸波箱温度均匀性研究

文章以一个小型吸波箱为研究对象,采用TD软件对吸波箱的温度与其内部放置的天线表面热流均匀性之间的关系进行了仿真分析,依据仿真结果设计吸波箱的控温回路和控温策略,最后通过模拟试验对吸波箱的控温效果进行验证。试验证明通过对吸波箱进行合理控温能够将天线表面热流的不均匀度控制在5%以内。     

飞行环境对火箭喷焰微波衰减特性的影响

本文采用一种近场和远场分区耦合、时间相关法和空间推进法相结合的方法计算分析了飞行环境对火箭喷焰微波衰减特性的影响。计算结果表明高空飞行时的喷焰温度低于地面环境下的喷焰温度。但是,由于市容工环境压力的降低使得喷焰的复合效应减弱导致自由电子数密度沿喷焰轴向衰减减慢,使得高空飞行时喷焰对微波的有效作用范围增大。由此可以推断实际飞行时喷焰的微波衰减比在地面环境时更为严重。     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

星载微波设备低气压放电及其防范

介绍了星载微波设备低气压放电和微放电的机理,以及两种放电试验的异同点.针对风云二号(FY-2)气象卫星微波旋转关节地面试验中发生的低气压放电,通过理论计算和模拟试验验证,确定其产生原因为多余物诱发放电.提出了设计、工艺控制和试验验证等防止低气压放电产生的措施.实践表明,低气压放电、微放电的机理和环境条件各异,两种试验不具互换性.     

高硅氧/有机硅透波材料介电性能实验分析

对所研制的低残炭率甲基硅树脂基透波复合材料的介电性能进行了实验分析。结果表明,用甲基硅树脂作为基体的透波复合材料介电性能优良,在800℃和1 200℃高温处理后,采用电磁波频率9.30 GHz测试介电常数小于3.5,材料透波率高达90%以上;在700~1 200℃范围内介电常数随温度的升高变化不明显,温度每升高100℃,介电常数变化小于1%;在一定范围内,增加添加剂含量对透波材料的介电性能影响不大;采用浸渍有机硅树脂和表面涂覆有机涂层的防潮处理方法,可有效抑制材料介电性能的变化。     

对极小型磁控管微波腔塞曼频移的分析

用Ansoft HFSS仿真软件建立了极小型氢频标磁控管微波腔模型结构,对仿真设计的微波腔塞曼频移进行了分析。当磁场引起的频移小于1.42×10-5Hz,塞曼跃迁线宽Δυz小于0.21Hz时,可得磁控管微波腔塞曼相对频移在10-14数量级。当该微波腔取Tb=T2'=0.72s,磁场的不均匀频移参量Em=-1.6×10-5rad时,磁场的不均匀相对频移在10-14数量级。