氮气流量对磁控溅射C掺杂TiO2薄膜光学性能的影响

采用磁控溅射法制备了C掺杂TiO2薄膜,并研究了氮气引入溅射过程对薄膜光学性能的影响。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、分光光度计和原子力显微镜分析了不同氮气流量下薄膜的微结构、元素价态、透光性能和表面形貌。结果表明,沉积的薄膜主要是非晶结构,拉曼光谱中存在少量锐钛矿相,且随着氮气流量增大,锐钛矿特征峰强度减弱,意味着晶粒出现细化。当氮气流量增大为4cm3/min时,C掺杂TiO2薄膜内氮元素含量为3.54%,其光学带隙从3.29eV变化至3.55eV,可见光区的光学透过率明显提高。可见改变氮气流量可实现对C掺杂TiO2薄膜光学带隙和光吸收率的有效调控。

基于微波光子的宽带数据接收系统设计与验证

针对高速数据接收系统中传统电扫阵列瞬时带宽受限、数传速率难以进一步提升等问题,采用基于微波光子的“阵元移相+子阵真时延”光电协同多波束形成方法,利用光学真延时技术设计了Ka频段8通道二维扫描光电混合波束形成系统,通过稀疏设计进一步降低了系统复杂度。研制了单子阵64阵元规模的高速数据接收系统原理样机并进行了测试,结果表明在25.35~27.1 GHz工作频段无线信道条件下,阵列扫描范围为±40°,可同时形成8个波束;在QPSK数传体制下接收速率达1.5 Gb/s,误码率小于等于1×10^(-7),误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)指标优于3%。相关工作可为多波束和大带宽的高速数据接收设备等提供技术支撑与参考。

统一测控系统射频数字化实现关键技术研究

更高精度、更为可靠、更加智能以及同时服务更多目标将是统一测控系统未来追逐的目标,射频数字化技术的发展应用为实现上述目标提供了解决方案。测控系统射频数字化面临多通道不同步导致的测距零值晃动、测控数据时延抖动大等问题,提出了一种实用化的多通道同步与确定性延时处理方法。试验数据表明,数据时延抖动控制在0.02μs量级,系统测距零值稳定性提升60%(RMS 0.48 m),试验结果验证了该方案的有效性。

基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法

传统卫星测控通常采用加密认证安全机制,存在身份假冒、欺骗等安全问题,该文提出一种基于射频指纹的卫星测控地面站身份识别方法,并设计了一种面向星载平台的轻量化卷积神经网络。该网络首先使用IQ方向上的卷积层提取IQ信号相关特征,将2维数据降成了1维,再使用时序方向上的多层卷积提取信号的时域结构特征,之后使用最大池化层降低数据维度,在充分利用IQ信号中包含的原始特征信息的同时减小计算量,最后经过两层全连接层进行分类,实现对卫星测控地面站身份识别。仿真实验表明,该方法对21台发射机个体的平均准确率为93.8%,较传统的支持向量机方法提高了39.8%,较DLRF网络模型、ORACLE网络模型分别提高了11.5%,29.8%,且具有鲁棒性强、轻量化的优点。该文所提方法对于提高卫星测控链路安全性具有一定的理论参考和工程应用价值。

船载测控雷达海上无塔校相技术

提出船载测控雷达在海上无标校塔情况下通过光跟踪加偏来完成接收机校相技术的无塔标校理论,并详细叙述自动校相技术在无塔标校中的应用。

月地及月地以远测控通信与若干关键技术发展趋势

通过研究国内外主要测控通信技术现状与发展动态,梳理出了目前我国在月地及月地以远距离测控通信技术遇到的挑战:面临测量精度尚不能满足科学探测更高的要求,数据传输能力难以满足更高的数据传输速率需求,关键器件自主可控较为薄弱,激光通信高精度快速捕获手段单一,以及星载终端设计与关键技术在轨验证较少等。针对这些问题,提出了对天线组阵、激光测控通信技术、Ka波段及毫米波低温接收机、超导纳米线单光子探测器、深空光学跟瞄系统、窄线宽激光光源的产生技术、光通信调制技术和高功率低噪声放大器的迫切需求,并介绍了国外最新的用于深空测控通信的新概念与前沿技术,即一体化微波/光学混合通信系统与微波光子射频信号稳相传输技术。最后,结合我国现状,讨论了我国测控通信重点发展方向及其关键技术的建议,可供构建月地及月地以远测控通信系统参考。

测控通信系统射频资源可重组技术

测控通信系统的资源重组将是飞行器测控通信系统的发展方向。在中频实现测控终端重组的基础上,通过对射频重组构架的分析,得出了射频交换网络的性能和射频远距离传输的性能直接影响射频重组的可行性,提出了一种可行的全系统资源重组的测控体系构架,即采用微光电子射频交换网络与射频光波传输技术实现射频信号大规模交换及远距离传输,再结合中频重组以实现全系统资源重组,并对相关性能进行了分析。所提出的设计思路可供测控通信系统实现全体系的资源重组借鉴及参考。

船载雷达光机轴偏差的动态标校

为解决船载雷达在海上动态情况下雷达光轴与机械轴之间的偏差无法准确标校的问题,提出了采用标校电视反向法瞄船桅光标,在海上动态条件下标校雷达光机偏差的新方法,并分析了该方法的可能误差源,得出改正角误差是反向法光机偏差标校的最大误差源,给出了减少或避免改正角误差的三个解决方法,即智能选择法﹑相对比较法和最小二乘法,利用相对比较法对反向法光机偏差标校数据进行误差修正,标校精度优于10″。试验结果表明,该方法解决了近距离改正角误差较大的技术难题,提高了标校精度,且该方法操作性强,在船载雷达上有较高的实用价值。

微波统一测控系统的发展趋势及建议

面向未来航天测控任务的新需求和微波统一测控系统的现实挑战,在国内外测控通信技术发展需求的基础上,梳理了微波统一测控系统的发展趋势的几点考虑:现有系统的信息化智能化发展趋势、PNT服务的多样化高精度与自主化、射频与光学测控通信和天地一体化网络等,并着重提出了相应的技术发展方向和关键技术建议,以满足我国微波统一测控系统更高、更远、更快和更多的发展需求。

中国深空测控网光通信技术途径分析与发展展望(特约)

深空光通信是满足未来深空探测高速数据传输的主要技术途径,也是未来中国深空测控网发展的主要技术方向。特别是伴随着智能化、网络化空间通信系统的发展,射频和光通信相结合的智能空间通信网络将成为支持未来深空探测任务的核心设施。文中结合中国未来月球和深空探测发展规划,以中国现有深空测控网的任务支持能力为基础,梳理了未来深空测控光通信的需求。在充分借鉴国内外最新研究成果的基础上,全面分析了建设深空光通信系统地球终端的技术途径。结合中国国情的实际,提出了分步进行系统建设、分阶段开展工程应用,构建天地基相结合的混合深空光通信地面系统,并最终形成中国完全自主的深空光通信认知网络的发展思路。

全空域测控系统数字波束形成技术研究

随着我国航空航天事业的飞速发展,无人机集群和卫星星座的出现给地面测控站提出了更高的要求。全空域多目标测控系统的建设提上日程。和其他波束形成方式相比,基于软件无线电的数字多波束形成技术在全空域测控系统中具有独特的优势,值得深入研究。介绍了全空域测控系统对波束形成设备的需求,进而提出了基于射频采样的波束形成模块的实现,并对共形球面阵数字波束形成技术进行了分析。实测结果验证了基于射频采样的数字波束形成方案的可行性。

光学测量中心站远程监控系统实现

为了在执行航天任务时,远程控制数台光学测量设备对飞弹轨道的精密测量,设计了光学测量设备远程控制中心站。远程控制中心站的硬件系统完成计算机与各外置板卡间的通信,计算机使用带中断支持功能的I/O卡连接B码时统设备辨识出硬件信号;而软件系统则使用核心框架与业务逻辑层分离的方法进行设计。其中,核心框架层完成与所有接入系统的硬件传感器的通信及Windows内核级对象管理功能、中断服务功能、数据文件存储功能,核心框架只有很少的界面;业务逻辑层完成界面展现与数据处理功能,是具体的项目逻辑部分。核心框架与业务逻辑之间使用公用缓冲区与消息机制进行通信,这样,一旦软件系统的核心框架层调试完成后,将可用于更多相似的工程项目。通过分析,光学测量设备远程控制中心站可以实现全自动无人值守。

船载雷达动态滞后误差修正定轨结果变差问题分析

针对测量船在某型号任务中雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果变差的问题,阐述了动态滞后误差产生的原因及误差特性,分析了全球定位系统(Global Positioning System,GPS)数据标定定向灵敏度、轴系参数等对定轨结果的影响,梳理了历次任务数据处理情况,通过对测量数据与GPS数据的系统误差、随机误差比对残差分析,逐项排查问题,定位了雷达测量数据在修正动态滞后误差后定轨结果一致性变差的原因,为后续任务动态滞后误差修正提供了依据。

适应空间任意姿态指向的天文卫星测控分系统设计

硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星具有在轨姿态任意无固定对地面、持续高精度系统时间要求等特点,常规的统一S频段(USB)测控设计和全球定位系统(GPS)接收系统设计难以满足卫星需求。文章提出了高全向覆盖的USB测控系统与基于射频合路方案的星载全空间可见的GPS接收系统方案设计及验证方法,介绍了测控分系统设计、技术特点,并给出了地面和在轨测试验证结果。以较低研制成本,简单的在轨测控实施需求,实现了任意对地姿态条件下卫星USB子系统的可靠测控和GPS子系统的在轨连续可靠定位。

射频接收机中自动增益控制电路建模与设计

提出了一种射频接收机中自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)电路的建模方法和设计方法。该建模方法对射频接收机中自动增益控制电路进行了建模分析和理论推导,得到3 种常见电路拓扑的时间常数公式。通过电子设计软件对该模型进行仿真验证,得到的时域分析结果与模型计算相吻合。对采用模型参数的接收机电路进行了制作和测试,与模型计算和仿真结果匹配良好。该方法解决了射频接收机中自动增益控制电路不同时间常数的设计难题,对精细自动增益控制电路设计提供理论指导。

基于射频数字化技术的航天测控体系架构研究

从中国航天系统的发展历程出发,系统总结了传统航天测控系统、资源重组测控系统和射频数字化资源重组测控系统的结构及其主要特点,并在文末创造性地提出了一种基于射频数字化等多项技术的航天测控体系,对该体系的主要组成和功能进行了介绍,并结合实际提出了建立该体系存在的技术难题和相应解决方案。

相控阵测控系统时频及标校信号一体化光传输设计

为了实现对相控阵测控系统不同通道间信号幅度、相位的精确加权,就必须保证时频信号和标校信号的准确传输。针对传统相控阵测控系统时频及标校信号传输网络设计存在的相位一致性差、安装复杂、价格高昂、后期维护性较差等问题,设计了一种新型时频及标校信号一体化光传输网络。实验测试数据分析和工程实例表明,该新型一体化光传输网络在性能、成本、可扩展性以及安装维护等方面均比传统设计有明显提升。随着相控阵测控系统的通道数越来越多,新型一体化光传输网络的工程优异性会更加突出。

航天发射场光学设备主机核心能力的正向体系设计研究

在测控设备新技术、新体制应用发展的新形势下,以及设备体系效能最优的新需求下,传统设备逆向建设论证因导致航天发射场设备体系存在冗余设计不合理、效能发挥不完尽等问题从而难以为继,而采用基于需求牵引、技术推动的正向建设论证的科学方法满足总体要求、兼顾长远,以航天发射场光学设备更新换代的建设论证为例,进行了一套完整的光学设备主机核心能力的正向体系设计具体流程及方法分析,即建立了正向体系设计模型;最后,通过对设备实际场景应用的计算分析,表明相较于传统逆向论证的设备,该光学设备基于多设备体系联合工作,体系职能定位得到最大效能发挥,说明了建立的光学设备主机核心能力的正向体系设计模型科学合理、实用有效,且能够为航天测控设备的正向体系化设计的工程应用提供参照示范。

数字相控阵测控系统时频信号产生及光分发传输架构

在数字相控阵测控系统中为保证相控阵多波束合成效率,要求为相控阵多路子阵提供的时频信号保持良好的相位一致性,针对这个问题,该文描述了一种基于光纤通信的时频信号产生及光分发传输架构,时频信号通过该架构分发传输后信号相位随温度变化在±3°之内,解决了数字相控阵系统分发传输时频信号的相位一致性问题。