天线面板重力变形的主动控制量计算方法研究

提出了理想反射面及2参数、5参数和6参数最佳吻合抛物面方法,计算大型卡氏天线结构重力变形后主反射面板的调整量和对应的副反射面调整量,同时分析馈源偏焦对天线电性能的影响.以上海天文台天马65 m望远镜(TM65m)为研究对象,综合对比分析促动器调整量、6杆并联机构调整量、主反射面精度及偏焦后天线指向变化等,认为针对实际结构而言,经过调整修正后,6参数最佳吻合抛物面方法可以作为高精度天线理想的计算面板变形主动控制量方法,计算结果为天线的主动控制提供初调数据.

TM65 m射电望远镜Ku、K、Ka和Q频段天线性能测量

讨论了TM65m射电望远镜Ku、K、Ka和Q4个高频段天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测量工作.首先介绍了TM65m接收系统4个高频段的关键指标,接着对测量工作中需要注意的方面进行了论述,主要包括望远镜指向和副面位姿模型的构建、噪声源的定标以及大气的影响.最后给出了TM65m在这4个频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的实测结果.测量结果表明:在最佳俯仰角45°-65°范围内,Ku、K、Ka和Q4个波段天线效率均可以达到约50%,而在较高和较低的俯仰角上,由于主面变形的缘故,效率有明显的下降现象.当俯仰角为50°左右时,4个波段的灵敏度分別为38 Jy、120 Jy、200 Jy和110 Jy.

上海65m射电望远镜Ka波段极化器设计

该文比较详细地论述了上海65m射电望远镜上Ka波段(30～34GHz)宽带极化器的设计。重点介绍了宽带差分移相器和宽带正交模转换器的设计和HFFS仿真,并给出了两者组合后的仿真结果。整个极化器符合65mKa波段极化器所要求的总体设计指标。文中首先谈到了设计Ka波段极化器的背景,论及了当前国内外在这一领域的发展近况,然后就65m射电望远镜Ka波段极化器设计做了深入的展开,并给出了相应结论。

VLBI测轨的S/X致冷接收机技术

高灵敏度致冷接收机是提升我国探月工程VLBI测轨精度的关键设备。我国自主研发的S/X致冷接收机采用了双频馈源网络、致冷极化器、HEMT(High Electron Mobility Transistor)致冷低噪声放大器、超导滤波器等核心技术,实现了S/X双频信号的同时同目标高灵敏度接收。介绍了接收机系统设计及分部件研制情况,并对接收机噪声和系统噪声进行了实测。结果表明,S波段接收机频带2.19~2.3 GHz,接收机噪声温度8 K,天顶方向系统噪声温度53 K,X波段接收机频带8.2~9.0 GHz,接收机噪声温度13 K,天顶方向系统噪声温度32 K,很好地完成了我国探月工程VLBI测轨任务。

射电天文X波段极化网络一体化设计与研究

射电天文望远镜中极化网络一般由极化器、波导同轴转换器、耦合器等几部分组成,为了获取最高限度的系统灵敏度,极化网络在射电天文低温接收机中会置于低温真空杜瓦20 K温区,使其对接收机噪声温度的贡献降到最低。通过对极化网络的深入研究设计了一种基于隔板结构的X波段极化器、耦合器和波导同轴转换器一体化结构。该设计既实现了极化器的线圆转换功能又实现了-30 dB噪声耦合。测试结果表明该设计拥有良好的轴比、耦合度和驻波特性。同时一体化设计进一步减小了无源器件之间的级联,使低温低噪声放大器之前的馈源网络插入损耗进一步降低,提升了射电望远镜的接收灵敏度。

Q波段宽带圆极化器设计与研究

为满足天马望远镜Q波段(35-50 GHz)双波束致冷接收机的需求,介绍了一种Q波段宽带圆极化器的设计。圆极化器采用90°移相器与正交模式转换器组合的方式,其中,90°移相器利用双壁波纹移相结构,仿真结果表明,工作带宽内可以达到90°±3°;正交模式转换器采用十字转门结构,仿真结果表明各端口反射系数好于-25 dB,输出端口隔离度好于-60 dB。文章还给出了对实际加工90°移相器与正交模式转换器具有指导意义的容差分析,并且给出了90°移相器与正交模式转换器组合的仿真结果。组合而成的圆极化器性能满足天马望远镜Q波段致冷接收机的设计指标:端口反射系数好于-20 dB,输出端口隔离度好于-32 dB。

超宽带四脊张角喇叭设计与研究

对下一代候选超宽带馈源进行了分析对比,并设计了一种圆形四脊张角喇叭,该喇叭在7:1的频带范围内在波瓣图相位角0°和45°所对应的E面和D面取得了近乎常数的波束带宽,并且其在2-14 GHz频段范围内回波损耗均在10 dB以上。最后对圆形四脊张角喇叭的增益性能和波束带宽特性进行了探索和研究。该喇叭的研究对中国VLBI2010的超宽带接收系统的设计有重大意义。

K波段低轴比的隔板式极化器

展示了一种K波段低轴比的隔板式圆极化器的设计、加工和测试过程。该极化器左、右旋输入端口为WR42标准矩形波导,通过T型节过渡到极化器方波导主体。设计了盖板式机械结构,降低了极化器的加工和装配难度,同时保证了隔板与波导腔体间贴合的紧密性。给出了不同加工精度对极化器性能影响的评估。最终的实测结果表明,极化器在工作频带内具有良好的端口反射系数与隔离度。在20~24 GHz频带内所激励圆极化信号轴比约为0.3 d B,可作为高频低轴比极化器研制的参考。

我国空间VLBI背景型号关键技术研究

空间VLBI阵即发射两个射电望远镜至空间,以形成较完备的UV覆盖和良好的成图能力.我国空间VLBI于2012年入选中国科学院背景型号研究项目,以进一步凝练科学目标和攻克关键技术.经过三年的研究,凝练出的我国空间VLBI的主要科学目标为:超大质量黑洞的直接成像,精确测量中央超大黑洞的质量,研究活动星系核巨大能源之谜,研究喷流的形成、加速和准直机制等.在关键技术研究方面也取得了重要进展.设计了实现?45?(3σ)的高精度高稳定度姿态控制方案.设计并研发了满足Q波段观测的10 m口径高精度星载可展开天线.研发了噪声温度K波段约30 K、Q波段约60 K的星载致冷接收机样机和最大带宽512 MHz的星载天文数据处理器样机.明确了星上高稳定频率基准的两种实现方案,确定了能够满足Q波段观测干涉损失小于0.01的主动型星载氢钟、研发了地面氢钟信号上传的基准信号闭环传输实验系统.科学目标的凝练和关键技术研究的进展为空间VLBI的立项打下了良好基础.