主动主反射面天线促动器调整量计算与误差分析

主动主反射面天线通过调整安装在面板下方的促动器来提高表面精度,现有的促动器调整量计算方法多数忽略了面板弹性变形对调整精度的影响。文中通过力学仿真模拟来表征促动器调整过程对面板自身弹性变形的影响。首先,构建单块反射面面板变形拟合模型,并对拟合模型的权重进行优化,进而推导出整个反射面的变形拟合模型;其次,考虑到实际工程中相邻面板共用促动器,因此对促动器编号进行归并,进而推导出相邻面板共用促动器时促动器最佳调整量的计算模型。为了验证面板变形拟合模型的计算精度,分别从拟合模型的变形表征能力和促动器调整量的计算精度两个方面开展仿真验证工作,并从促动器调整误差和促动器故障两个方面分析促动器调整误差对反射面调整精度的影响,为工程中评估促动器调整精度提供参考。

基于超表面天线的自适应抗干扰方案

针对传统抗干扰方案无法根据不同类型干扰形式选择合适抗干扰策略的问题,提出了一种基于超表面天线的自适应抗干扰方案,根据期望信号和干扰信号的入射方向判断干扰的类型并制订针对性抗干扰方案。首先,设计了一种改进的稀疏度自适应匹配追踪(sparsity adaptive matchingpursuit,SAMP)算法进行波达方向(direction of arrival,DOA)估计,可以利用超表面天线的多维观测能力在少快拍采样下实现高精度相干信号源的信源数与DOA联合估计。其次,利用信号的DOA信息判断主瓣干扰和旁瓣干扰的存在性并选择对应的抗干扰策略。当存在主瓣干扰时,利用超表面天线的多维观测能力将改进阻塞矩阵预处理结构配置在天线上实现主瓣干扰抑制。当存在旁瓣干扰时,采用一种二次不等式线性功率最小化算法实现抗干扰。当两种干扰形式同时存在时,采用阻塞矩阵和波束成形联合抵抗干扰。仿真结果表明,所提方案针对不同干扰类型均有较好的信干噪比(signal interference noise ratio,SINR)提升,当主瓣干扰和旁瓣干扰同时存在时,相较于传统方案最高可具有6dB的增益提升。

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。

基于分割法的抛物面固面天线热变形抑制

为满足未来高分辨率微波遥感航天器对于大口径高形面精度的空间可展开天线的需求,提出了一种能有效降低偏馈固面天线在轨因热变形造成形面误差的新方法,即分割法。采用5 m口径的偏馈固面抛物面天线,分析了天线热变形对其电性能尤其是主波束效率的影响。对连续固面天线六点支撑下不同支撑位置对其热变形的影响进行了研究。在温差为200℃的均匀温度场下,分析了不同形状单胞的形面误差,随后确认采用正六边形作为分割单胞并对其形面误差与尺寸的关系进行了研究。研究了分割单胞的尺寸及排布方式对天线的形面误差及电性能的影响,并验证了分割单胞之间的缝隙对天线电性能的影响,最终确定分割方案。结果显示,分割后天线形面误差从500μm降低至5μm,主波束效率下降值从6.72%下降至1.77%。

静止轨道微波辐射计多反射面天线容差测试

静止轨道微波辐射计天线由3个大口径反射面组成,天线在轨外热流复杂,反射面及其支撑结构因温度剧烈变化会发生大尺度变形,导致天线主波束效率下降,波束指向偏差。本文开展天线反射面单自由度容差分析,基于全自动多自由度载荷容差分析系统,获取反射面形位误差与主波束效率、波束指向之间的关系,并基于蒙特卡洛容差分析方法对各自由度容差值的正确性进行验证。最后采用近场测试系统测试天线容差状态下的主波束效率和波束指向,并将容差实测值与半物理仿真值和设计值进行比对分析,验证了容差分析的正确性。

主瓣掩护式干扰下单脉冲雷达目标检测方法

针对单脉冲雷达在目标与干扰视线夹角变小时抗干扰性能显著下降的问题,提出了一种基于分布式辅助天线的改进型单脉冲雷达抗主瓣掩护式干扰方法。对雷达系统添加分布式辅助天线,以抗干扰改善因子最大化为准则,综合运用单脉冲雷达的和、差波束及分布式辅助天线波束在波束域进行自适应干扰抑制,最后利用恒虚警检测验证所提算法的抗干扰性能,并与其他方法进行了对比。数值仿真验证了所提抗干扰方法可有效提升抗干扰改善因子及目标检测概率,当目标、干扰视线夹角较小时亦具备较好的抗干扰性能。

某高精度星载主反射面天线制备工艺

为了提高星载碳纤维复合材料(CFRP)主反射面天线的型面精度和装配尺寸精度,重点从模具设计(采用复合材料与普通模具材料组合的方式)、模具热分布测试(降低固化过程中的残余应力)、背筋与反射面主体的胶接(采用最优参数控制)以及组合机加工(通过加工基准的转化来提高组合机加精度)等方面进行优化和控制。结果表明,主反射面型面均方根差(RMS)可达0.04 mm,对外接口及馈源安装面的平面度、位置度等装配精度满足设计要求。采用5mm厚复合材料上面板+6 mm厚Q235钢下面板设计的框架结构模具,面板之间的最大剪应变为0.097%,远远小于橡胶的剪切延伸率1.6%,在固化成型中能够缓冲面板之间的剪应力,并降低面板与产品之间的剪应力;对成型模具热分布进行测试,确定领先热电偶和滞后热电偶的最佳位置,避免了主反射面成型过程中温度不均匀对凹面型面精度的影响;背筋与反射面主体之间的装配间隙小于0.15 mm、胶层厚度0.1~0.2 mm、工装定位、固化过程中施加-0.02~-0.01 MPa压力为最优胶接工艺参数;通过旋转和平移将主反射面基准转移到成型模具基准孔,以基准转换后模具基准孔作为基准组合机加工,可以获得更好的装配精度。

发射台天馈系统的常见故障及维护方法

高山、户外的发射台工作过程中,在自然环境极其恶劣的情况下,天馈系统会因为雷击、暴雨、暴雪、结冰等自然天气受到破坏,导致故障的产生,使得维护工作变得更为复杂。对此,通过对安装在高山、室外的发射台天馈系统进行研究,归纳总结和分析天馈系统故障,结合笔者在高山发射台维护天馈系统的经验,针对常见的天馈系统故障,提出针对性的维护措施。

一种频控阵抗主瓣欺骗干扰的方法

针对雷达发射信号时采用频控阵模式、接收信号时采用相控阵模式的抗主瓣欺骗干扰方法,研究了一种干扰置零方法,在频控阵发射方向图的主瓣对准需鉴别目标的位置时,使其他目标位于方向图的零陷处,解决了在使用频控阵进行目标鉴别时其他位置处目标若位于频控阵方向图较高旁瓣上时仍能对雷达形成干扰的问题。计算机仿真结果证明了所使用的干扰置零方法具有可行性和有效性。

多全球导航卫星系统联合的探月飞行器轨道定位分析

针对探月飞行器月球公转轨道上的卫星导航定位问题,以高轨道飞行器卫星导航定位的研究为基础,采用多全球导航卫星系统联合定位的方法进行仿真。分析了载波功率与噪声功率密度比为15d BHz的弱信号捕获门限下,各系统联合定位时波束主瓣和旁瓣的可用性,同时对各系统联合情况下的精度因子值进行分析。仿真结果表明:当接收到的卫星天线辐射的主瓣和旁瓣信号均高于载噪比门限时,全球导航卫星系统的三系统或四系统的联合能满足实时定位条件;而旁瓣损耗不加以补偿时,接收信号载噪比低于门限并导致任意联合方式均无法完成定位。各系统联合的精度因子分析表明:单系统或双系统联合的几何精度因子变化剧烈,四系统联合相比三系统联合的几何精度因子下降16.93%;三系统联合定位方案中,美国全球定位系统、中国的北斗卫星导航定位系统与欧洲的伽利略卫星导航定位系统联合方案的几何精度因子值变化最平稳,为最佳选择。理论分析和仿真结果为探月飞行器定位技术研究和星载多系统接收机设计提供参考。

旁瓣消隐技术在雷达中的应用

旁瓣消隐技术(SLB)是雷达抗有源干扰的有效方法。它采用空间滤波技术,通过比较主、辅天线接收机的输出信号幅度,实现对干扰信号的抑制。介绍了旁瓣消隐的原理,建立雷达旁瓣消隐技术的数学模型。并给出基于DSP的SLB工程实施方案。与传统的对消系统相比,该旁瓣消隐系统具有更好的抗干扰性能。

一种天线主面分瓣连接件的设计

设计了一种天线主面分瓣连接件,介绍了该装置的工作原理及工作过程,通过分析、比较,表明该装置动作明确、定位简单准确且夹紧可靠,是一种较好的设计。

雷达模拟器与雷达的接口电路设计

提高雷达模拟器生成回波信号的真实性和可靠性,需要实时采集一些重要的雷达工作状态参数,如雷达工作时的天线方位角和高低角信号、主脉冲信号、锥扫基准信号和载波频率信号等。这些信号分别为模拟回波信号的生成提供了天线增益大小、时间基准、相位基准和载波频率大小等重要的参考信息。通过对这些信号性能参数的分析和研究,提出模拟器与雷达系统接口电路设计方案。雷达实验可以证明该设计性能稳定、可靠、成本较低,很好地实现了接口电路的功能要求。

“神舟四号”飞船微波辐射计天线的主波束效率

参照反射面天线主波束效率估计的简易计算公式,对“神舟四号”(SZ-4)飞船辐射计天线的主波束效率进行了具体估算,给出了计算流程和计算结果.计算表明,该辐射计天线在6.6 GHz,19.35 GHz,23.8 GHz和37 GHz 4个频段上的波束效率分别为89％,91.24％,92.91％和94.87％,并经过了在轨飞行验证.

均匀圆阵的二次加权自适应零点处理

本文从分析均匀圆阵的空间方向性出发 ,提出了基于最大方向系数约束条件和最大信噪比准则的自适应零点形成的二次加权方法 ;应用该方法研究了均匀圆阵的一维自适应零点形成问题 。

大型阵列天线子阵划分及栅瓣抑制方法

利用遗传算法(genetic algorithm,GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。提出了基于子阵级的波束扫描方法,在每个扫描分区内无需改变阵元权值,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描,并分析了不同扫描角对阵列方向图的影响。为了抑制大扫描角带来的高旁瓣,运用自适应原理使子阵级方向图在高旁瓣位置形成凹陷。分析与仿真结果表明,该方法能够进一步提高阵列方向图的主旁瓣比,增加扫描分区的范围。

侧射式天线阵和端射式天线阵的角分布

天线阵的辐射角问题是电磁波辐射的重要内容,也是电磁场理论与实际问题相联系的重要范例。文章对侧射式天线阵和端射式天线阵的最大辐射方向、主瓣宽度和副极大辐射方向进行了研究和比较,并作了理论上的探索。设计者可以根据需要调节天线阵的角分布,以提高天线阵的定向性能及其抗干扰性。

基于有限元方法的径向肋天线主肋热变形分析

根据径向肋天线主肋的三维实体模型,运用ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了径向肋天线主肋的有限元模型。基于ANSYS软件采用有限元分析方法对径向肋天线主肋进行热变形分析,获得了径向肋天线主肋最大变形值与温度梯度的关系,以及径向肋天线主肋两侧面和上、下表面的最大变形值,其结果对径向肋天线主肋的优化设计具有较大的指导意义。

一种低轮廓超宽带天线的设计与分析

以盘锥天线为基础,通过调整底盘尺寸、上锥张角的大小、馈电结构等方法,研究盘锥天线的输入和辐射特性随天线结构的变化关系,从而设计主辐射方向在水平面内的低轮廓超宽带天线。数值模拟结果表明,该天线具有很宽的工作频带和很好的时域特性,且具有较低的轮廓,可以应用在便携式设备中。

大型天线主反射面位姿调整机构设计

本文提出一种大型天线主反射面的位姿调整机构,它将天线主反射面作为位姿调整机构的负载,按照一种特定的安装方式实现主天线面的固定支撑并通过伸缩运动实现单自由度平动的主动调整机构,主要包括滚珠丝杠、箱体组合、套筒组合、滑块组合和涡轮蜗杆等部分。其优点是结构刚度大、承载能力强、响应速度快、具有很高的传动精度和可靠性,通过借助蜗轮蜗杆的自锁特性来避免滚珠丝杠副的逆转,用以保证主反射面调整工作的稳定,能够实现天线主反射面的位姿调整和精度控制,补偿因重力变形和安装误差等因素导致的天线性能和指向的变化。