Ka频段低温接收机

低温接收机是深空探测地面应用系统的重要组成部分,深空测控距离遥远,须挖掘一切潜力提高地面设备的接收能力。相对于其他频段,Ka频段在测控精度、通信速率与容量方面具有明显优势,因此是未来深空网建设的重点。本文对Ka频段馈源制冷低温接收机与常温馈源低温接收机性能进行比对分析,结果表明:馈源整体制冷技术对改善深空系统接收品质因数G/T(Gain/Temperature,增益/温度比)作用明显。同时,提出Ka频段馈源制冷低温接收机的若干关键技术,介绍采用器件低温参数提取与建模设计低温放大器,以及大面积真空窗及馈源冷却与隔热设计的方法和要点,并给出样品研制测试结果,测试结果表明:在Ka频段采用馈源制冷低温接收机,噪声温度小于45K。

SOPC技术在低温接收机监控系统中的应用

随着低温接收机技术的发展,对其监控系统提出了更高的要求,体现在:系统的实时性,功能的多变性和复杂性。把SOPC技术应用到低温接收机监控系统上,通过自定义IP实现其硬件定制,并移植通用IP,可以满足其多样化的功能需求。

X/Ka双频整体致冷低温接收机

接收系统的性能由G/T值决定,即增益与噪声温度之比。G/T值越大,系统质量越好。X/Ka双频低温接收机采用双频馈源网络和低噪声放大器(LNA)—体化制冷方式,进一步降低系统的噪声温度,提高系统的G/T值。本文介绍采用大面积真空窗及大体积双频馈源网络整体制冷与隔热的设计,极低噪声接收机噪声温度的测试方法,解决了复合型双频隔热窗口组件的低损耗、密封、承压设计、大型馈源网络整体致冷热力学设计技术及高精度极低噪声接收机噪声温度测试技术等关键技术。产品的测试结果表明,X频段7~9.5GHz接收机噪声温度小于14.8K,Ka频段28~34GHz接收机噪声温度小于25.6K,达到了很高的性能。

超宽带低温接收机后级低噪声放大器设计

设计了一种用于超宽频低温接收机后级放大的宽带低噪声放大器,并给出了仿真和测试结果。该低噪声放大器采用三个单片级联,并在级间加入了均衡和衰减网络对增益进行修正,使增益平坦度得到很大改善,同时对噪声等指标影响较小。最终实现的低噪声放大器在1~9GHz频率范围内,常温噪声系数优于2d B,增益大于35d B,平坦度小于3.5d B,输入输出驻波比小于2.5,输出1d B压缩点功率大于10d Bm。

低温接收机的应用及结构设计要点

介绍了低温接收机应用场合,真空罩组件及主要部件的结构设计要点和计算方法。

低温接收机用压缩机远程控制系统设计

为了实现各个低温接收机站点在电力故障后或是执行观测任务时能远程控制压缩机制冷系统的启停,运用PIC6015单片机设计了一套氦气压缩机远程控制系统。该控制系统就近安装于压缩机上,通过RS485实现与上位机通信,从而远程控制氦气压缩机的启停,同时对氦气压缩机运行状态和氦气的进出气压力进行检测与告警,对低温接收机系统的安全稳定运行起到重要作用。

低温接收机功率稳定度自动测量及数据处理的研究

低温接收机功率稳定度是表征低温接收机性能的主要指标之一,它反映低温接收机本身的稳定性和其对外界各种干扰因素的敏感程度。设计具有单纯环境的自动测量技术并在时域范围采用阿伦方差的方式对测量数据进行处理,计算得出低温接收机不同时间间隔的功率稳定度。该方法经过延伸后可用于测量低温、常温放大器等组部件,具有较好的实践性。

宽频大口径低温接收机噪声测试研究

为解决2~14 GHz宽频大口径馈源低温接收机等效噪声温度测试难度大的问题,研制了一套测试装置,论述了等效噪声温度测试基本理论和测试方法,分析了测试过程中商用通信频率和馈源张角对测试结果的影响。测试结果表明,在三个频率点2.2 GHz、8 GHz和14 GHz测试值分别为15.8 K、12.1 K和25.2K,均优于项目要求的指标,验证了测试数据可靠、测试方法可行。

低温接收机关键技术标准研究与制定

介绍了低温接收机产品结构、功能和用途。研究了低温接收机产品标准体系,提炼出低温接收机设计、测试和试验关键技术系列标准,阐述了关键技术标准的主要研究与制定内容。通过低温接收机关键技术标准研究与制定,可提高低温接收机产品的标准化水平,促进产品研制和生产质量提升。

低温接收机电源及监控系统的研制

针对低温接收机的功能特点和应用需求,对工程化低温接收机电源及监控系统的研制进行了详细论述,阐述了其从系统到各功能模块的具体研制设计方法。采用模块化板卡设计,使低温接收机监控系统有很强的通用性、扩展性和兼容性。该系统目前成功应用于射电天文、国家深空观测网等多个领域的低温接收机上,性能满足需求,对保障国家射电天文观测和深空测控任务具有重要作用。

深空探测用低温接收机可靠性分析与设计

介绍深空探测用低温接收机可靠性预计的详细计算过程,并根据可靠性计算结果对接收机的各类故障模式及危害性进行分析,由此得出低温接收机可靠性设计过程中应关注的事项和遵守的原则。

低温接收机的智能化研究

介绍了低温接收机的智能化应用开发。通过增加氦压传感器单元、真空控制单元等,实现接收机的远程开关机、远程抽真空等功能。该系统采用层级、开放式架构,具有通用性、扩展性和兼容性特点。智能化的低温接收机已成功应用于深空观测网和射电天文中。

一种低温接收机噪声分时注入的方法

提出一种低温接收机噪声分时注入方法,可以在线对接收机系统进行标定。可以有效地解决大气变化、地表噪声、链路增益变化等对系统定标照成的影响。该方案已应用在国内多台射电望远镜项目中,并获得较理想的效果。

ka频段低温接收前端设计

低温接收前端是深空探测地面应用系统的重要组成部分,深空测控距离遥远,需要挖掘一切潜力提高地面设备的接收能力。接收前端工作在低温环境,能够有效降低接收系统的噪声温度,提高系统的G/T值。提出了馈源制冷接收前端设计的若干关键技术,并给出样品研制测试结果。测试结果表明Ka频段采用馈源制冷低温接收前端噪声温度小于45K。

VLBI宽频低温低噪声接收机

VLBI2010系统主要目标是实现全球基线测量达到1mm的高精度要求。为满足科学研究对VLBI技术的要求,需挖掘一切潜力提高地面接收设备的接收能力。本文首先介绍了低温与制冷技术应用在微波接收机领域能有效降低接收机噪声,其次详细叙述了馈源整体制冷接收机设计方案及核心器件研制情况,最后给出样品研制测试结果。测试结果表明:系统噪声温度小于27K,在中心频率8GHz噪声温度小于12K。

低温E波段放大器噪声建模理论与技术研究

本文建立了一个低温条件下的E波段多参数提取平台,对其中关键器件密封窗、真空杜瓦和波导—同轴转换结构进行了详细设计描述,实际测试表明该平台可以在低温条件下对低噪声放大器的E波段参数进行提取。与其他测试平台相比,该测试平台可在可变恒定低温下对微波器件进行多参数的提取,并且通过研制TRL校准组件,去除了波导-同轴转换结构带来的影响,保证了参数提取的准确性。此外,由于测试平台只能测得有限采样点数据,使用神经网络模型预测了未测量的E波段参数,以更好地评估低温下低噪声放大器的性能。

X/Ka双频低温接收前端设计

低温接收机是深空探测地面应用系统的重要组成部分,深空测控距离遥远,需要挖掘一切潜力提高地面设备的接收能力。带圆极化网络制冷技术对改善深空系统接收品质因素G/T作用明显。提出了圆极化网络制冷的X/Ka双频低温接收前端设计的若干关键技术,并给出样品研制测试结果。测试结果表明,X频段低温接收前端噪声温度小于20K,Ka频段低温接收前端噪声温度小于30K。

S/X波段低损耗波导真空窗技术研究

低损耗波导真空窗具有优异的微波特性和真空密封性能,是高灵敏度致冷接收机的关键部件。文中介绍了波导真空窗的工作原理和应用场合,给出了详细的设计模型和性能指标。

我国新一代VLBI网建设现状与展望

我国新一代VLBI网(CNVN)于2015年启动实质性建设。简要回顾了根据地球定向参数测定需求设计的CNVN,其由可以构成较长东西基线和南北基线、且覆盖面积尽可能广的4~6个测站组成。参照VLBI全球观测系统(VGOS)建设规范,对我国VGOS测站的设计要求作了扼要介绍。重点分析了上海余山VGOS试验站的建设现状,包括宽频馈源、低温致冷接收机、上下变频系统、后端系统及系统测试情况,表明该测站目前运行情况良好,相关性能指标达到设计要求。最后从最简测网的联调联试、与传统CVN的组网观测、参加国际VGOS联测、拓展CNVN规模和自动化运行等方面展望了下一步工作,提出了运行和维护的若干建议。

大口径低损耗微波真空窗设计

微波真空窗是宽频带低温接收机的关键部件,直接影响接收机的噪声温度。本文对馈源辐射张角、材料介电常数、大气压力等关键参数进行分析研究。通过理论设计、计算仿真、实验测试,完成了1.2~9 GHz宽频低温接收系统的大口径低损耗微波真空窗的研制,插损≤0.2 dB。突破了大口径馈源制冷的关键技术,解决了宽频低温接收系统噪声温度≤50 K的技术难题。