多传感器信息融合的天线促动器故障诊断

促动器作为天线主动面的唯一调整装置,是保障天线反射面精度的关键部件,因此对促动器健康状态的监测至关重要。文中针对单个传感器诊断存在数据维度有限且现有工程数据稀缺的问题,提出了一种连续小波变换与组归一化并行卷积神经网络(Continuous Wavelet Transform-Group Normalization Parallel Convolutional Neural Networks,CWT-GPCNN)的故障诊断方法。首先建立CWT-GPCNN的故障诊断模型,引用组归一化技术加快网络收敛速度并提高诊断精度;然后通过评估超参数对模型性能的影响,确定诊断的最佳模型;最后,采用促动器传动系统实验数据集对所提方法进行验证,实验结果表明所建模型具有较好的泛化能力及多传感器融合的优越性。文中对多传感器融合与单传感器的诊断性能进行了比较,结果证明了多传感器融合诊断的优越性。此外,还对CWT-GPCNN模型与其他3种信息融合模型进行了比较。CWT-GPCNN模型的准确率高达93%,表明它具有良好的诊断性能。

星载可展开有源相控阵天线结构的研究进展

星载可展开有源相控阵天线作为空间通信、电子侦察、导航、环境监测等卫星系统的'眼睛'和'耳朵',通过空间可展开结构实现较大的物理口径,利用有源相控阵体制实现独立控制多个点波束,克服了传统机械扫描天线的诸多缺点,已成为宇航领域的关键装备之一。总结星载有源相控阵天线发展历程,分析星载有源相控阵天线的结构形式、性能要求及应用情况,阐述国内外研究现状,并对其涉及的七项关键结构技术做了概要解析,探讨星载可展开有源相控阵天线结构领域的未来研究方向。

大口径双弯曲碳纤维天线集成制造技术

大口径双弯曲碳纤维天线具有重量轻、刚强度高和曲面精度高等特点,适合应用于对重量控制要求严格的机载、球载雷达系统中。文中结合其特点,深入分析了影响碳纤维天线面精度的主要因数,如刚度、连接等影响;介绍了关键制造技术,如工艺流程优化、模胎设计、接口强化和精度检测等技术,该技术已成功应用于8 m×4.5 m碳纤维天线集成制造中,满足了重量、面精度和刚度等设计指标,电测性能优异。

SKA射电望远镜天线结构建模与系统仿真分析

以SKA射电望远镜设计过程中的结构仿真分析为背景,对大型反射面天线结构的有限元建模及其运行环境载荷等效简化进行了讨论,考察了重力、风力载荷、非均匀温度场等多方面因素对天线结构的综合作用,并分析了上述影响下天线结构的面形精度和孔径效率。结果显示,重力变形是主要影响因素。涉及的建模与分析思路对大型天线结构设计和仿真分析具有一定的指导意义。

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。

大口径反射面天线微波短脉冲辐射特性的频域分析方法

建立了等效基带模型的频域方法,分析了大口径反射面天线微波短脉冲辐射特性,理论推导了辐射场基带波形的重构方法。以Ku波段4.5m口径的单反射面天线为例进行仿真验证,重构出天线主瓣、3dB波束方向、第1,2,3旁瓣的辐射场基带波形。仿真结果表明:在主瓣和3dB波束方向辐射场波形与辐射源基带波形完全一致,但是第1,2,3旁瓣辐射场波形出现轻微畸变。

基于跟踪精轨卫星的雷达角度标校方法研究

基于中大型雷达设备可以方便地跟踪中低轨空间目标的特点,提出了通过跟踪精轨卫星标校雷达设备的原理和方法,分析了该方法相比传统雷达角度标校方法的优点,给出了方位/俯仰型雷达天线利用跟踪精轨卫星进行角度标校的误差修正模型、数据采集方法、标校参数的最小二乘拟合算法,并结合某雷达的实际标校结果,验证了该标校方法在实际工程中的可行性。

雷达天线液压起竖系统优化设计

为实现大口径轻薄型天线液压起竖系统的可靠动作,文中结合轴角编码器的测角功能和压力传感器的测压功能,根据反馈数据对多级缸倒竖液压系统和控制系统进行了实时优化和修正,有效提高了双缸驱动过程中的同步精度,消除了超越负载工况下的倒竖抖动,实现了起竖机构全过程的平稳运动。该研究可为其它相似类型的产品研发提供有价值的参考。

深空探测器大口径天线指向在轨标定方案

基于深空探测器配备的大口径天线的指向精度要求,给出了一种深空探测器大口径天线在轨指向的标定方案,以解决深空探测器安装的大口径天线的在轨指向评价问题。通过对飞行器特点和约束条件的分析,结合"嫦娥4号"中继星天线的具体情况,采用星地协同工作的方法,给出了天线指向在轨标定的方案,并明确了标定的实施流程,最后对标定过程中的误差情况进行了分析。本方案可推广应用于其他深空探测器大口径天线指向标定方案的设计。

弹簧驱动的剪式铰可展开天线设计与分析

空间可展开天线是现代卫星通信、地球观测、深空探测等航天和国防领域的关键设备之一,现正朝着高频段、高增益、高精度与大口径的方向发展。剪式铰可展开天线在周边桁架天线的基础上,结合张拉整体结构的特性设计而成,使用弹簧驱动的剪式铰结构形成自驱动展开结构。对其结构设计原理、不同口径下形面精度以及展开过程运动性能的研究和分析表明,该天线收拢体积小、形面精度高、质量轻,可用于制作大口径、高精度的空间可展开天线。

大孔径光导天线技术产生太赫兹波的研究

传统的D rude-Lorentz方法只是适用于小孔径光导天线,对于大孔径光导天线,该算式的精确度已经远远不能达到要求。为了深入研究大孔径光导天线技术,在D rude-Lorentz理论的基础上,对光生载流子浓度的计算方法进行了改进,修正了其两个假设条件带来的误差,使之适合大孔径光导天线模拟计算。结果表明,改进的计算模型完全可以对大孔径光导天线进行模拟,并在此基础上分析计算了不同条件下大孔径光导天线的太赫兹辐射场及其频谱的变化,证明了这种新的计算模型可以满足大孔径光导天线太赫兹源的模拟计算的要求。

大孔径光电导天线产生高功率窄带宽THz辐射特性分析

从大孔径光电导天线产生THz辐射的饱和理论出发,考虑了载流子的瞬变迁移率.分析了脉冲序列激发大孔径光电导天线产生高功率窄带宽THz辐射的特性.对比了单个光脉冲和序列光脉冲激发SI-GaAs和LT-GaAs光电导天线的饱和特性.分析表明,采用序列光脉冲激发载流子寿命小于光脉冲间隔的光电导天线时,可以克服大孔径光电导天线的饱和特性,产生高峰值功率的窄带THz辐射.

一种二次雷达大垂直口径天线的电讯设计

本文分析了一种二次雷达大垂直口径天线的电讯设计方法,包括列馈、行馈的设计,介绍了和波束、差波束、控制波束的设计思路及仿真结果。通过实际的工程样机测试,验证了设计方法的有效性和实用性。

六棱柱模块化可展开天线形面精度分析

针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型。阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律。基于等包络圆思想及机器人学基本理论,提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法,并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型,进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型。最后,采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证。仿真及试验结果表明:包络圆能紧密地贴合在球面上,与球面吻合良好;数值仿真模型状态下,六棱柱模块间实现了准确连接;试验中特征点的绝对误差主要分布在5~10 mm,相对误差主要集中在0.05%~0.1%,肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°~0.1°之间,表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好。所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标,为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础。

大口径天线短脉冲微波辐射特性

为了开展大口径天线短脉冲微波辐射特性研究,建立了一套大口径天线微波短脉冲特性测试系统。该系统可产生快上升沿、脉冲可调(脉宽最短可到0.5ns)的微波激励脉冲、接收动态范围大于52dB。利用该测试系统进行实验,获得了不同微波激励脉冲宽度条件下,天线方向图和辐射场波形脉冲宽度变化曲线。测试结果表明:在天线远场距离处,改变微波激励脉冲宽度,对天线主轴辐射场波形基本无影响;而在偏离主轴处,辐射场波形会出现不同程度的脉冲展宽及幅值减小等波形畸变现象,偏离主轴角度越大,微波激励脉冲宽度越小,畸变越明显。

一种轻质天线面板的设计

给出了一种轻质天线面板的设计。这种天线面板可以用于需要大孔径天线同时平台的载荷能力又非常有限的系统。应用这种天线面板可构建质量面密度为2-3 kg/m^2有源相控阵天线。为了实现天线面板的轻质化,采取了几项相关措施。测试结果表明这种天线面板的质量面密度及其主要的电性能指标都满足了初始的设计要求。

武清70 m天线座架日照热效应仿真分析及测量

开展大口径天线座架日照热效应分析,对于提高天线的指向精度具有重要意义。以武清70 m口径GRAS-4天线为研究对象,考虑太阳辐射、环境温度和热传递等因素的影响,得到天线座架在白天温度场和热变形变化情况。结果表明:天线座架的温度场和变形与太阳位置和环境温度相关性强,向阳面和阴影面温度分布有明显差异,同一梁在不同时刻温度分布也有明显差异;座架局部最高温度为39.4℃,最大温差为10.7℃;最大变形为10.0 mm,座架在东西方向上的变形对温度的变化最敏感,整体变形RMS最大为3.68 mm。底梁温度传感器的实测结果表明仿真的准确性较高,两者间均方差为1.1℃。轴角偏差实测结果表明轴角测量结果与座架温度场变化有显著相关性。仿真结果和实测数据为后期天线指向精度的提高和结构优化提供了参考。

大口径天线微波短脉冲辐射特性的数值分析

为使大口径天线能够正常辐射几十纳秒甚至几纳秒的微波脉冲,通过数值计算,获得了大口径天线主轴方向不同距离及偏离主轴不同角度处,辐射场波形脉冲宽度及电场强度幅值随微波激励脉冲宽度的变化关系;同时,还获得了不同口径尺寸天线辐射场波形脉冲宽度及电场强度幅值随偏离主轴不同角度的变化关系。结果表明:在口径天线远场条件下,天线主轴方向的辐射场波形无畸变;偏离主轴,辐射场波形会出现不同程度的脉冲展宽及幅值减小等波形畸变现象,偏离主轴角度越大,激励脉冲宽度越小,畸变越严重;在10dB波束宽度范围内,不同尺寸口径天线的辐射场波形不变。

高增益高效率的Fabry-Perot谐振腔天线研究

提出了一种采用非均匀频率选择表面(frequency selective surface, FSS)盖板以及非均匀电磁带隙(electromagnetic band gap, EBG)结构反射地板的高增益Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线.基于漏波理论模型,针对大口径F-P谐振腔天线设计非均匀的FSS盖板和EBG反射地板,控制衰减常数α和相位常数β,改善了口径场上幅度相位分布的均匀性,并抑制了非谐振频率时天线辐射性能的恶化,实现高增益和高口径效率的同时,保证了天线的工作带宽.所提出的圆形F-P谐振腔天线直径为6.6λ0,仿真增益为24.6 dBi,口径效率达67.9%,阻抗带宽为4.1%,3 dB增益带宽为3.7%;实测增益为23.9 dBi,口径效率达56.9%.由于对口径场均匀性的设计,该天线克服了传统F-P谐振腔天线的口径效率和增益间的相互限制.

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析。计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步骤,并进行了Ka频段天线快速校相、电轴一致性测试试验,每次相位标校得出的交叉耦合和灵敏度系数指标均满足天线对无人机信标的闭环自跟踪要求。结果表明,基于无人机平台的大口径测控天线相位校准方法能够为Ka频段测控设备标校提供一种新的手段,具有良好的工程应用前景。