ECRIT等离子体特性数值模拟分析

针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。

星载SAR缝隙波导天线环境适应性设计与验证

针对星载合成孔径雷达(SAR)长寿命、高可靠的需求,从天线的类型选择、构型设计和实现途径等方面介绍了某大型星载SAR平面相控阵天线的技术路线,确定采用真空钎焊技术的整块缝隙波导天线为研究对象;从机电热全面分析其在空间力学环境、热环境、真空环境和带电粒子辐射环境下的适应性设计关键技术和难点,如:通过合理减重、结构分块和布局优化等设计,解决天线的刚强度问题;对天线全流程工艺进行控制以获得满足热控要求的阳极氧化膜;采用游离设计减小天线在高低温环境下的热变形;通过合理确定电场最强处两个金属面的间距来消减天线在真空环境下的微放电现象;通过选择聚酰亚胺材料作为射频连接器的介质支撑来提高天线的抗辐射能力。环境试验和在轨验证结果证明,该缝隙波导天线设计合理,环境适应性良好,能够稳定正常工作。

面向航天器表面静电放电检测的柔性天线传感器设计

航天器在轨运行时其表面会与空间等离子体和高能电子相互作用而产生静电放电(ESD)效应,威胁航天器在轨安全。文章基于航天器静电放电产生的电磁脉冲信号频谱特性,设计一种柔性平面等角螺旋天线与阿基米德螺旋天线相结合的柔性天线传感器,其电磁脉冲感知本体直径为144 mm,厚度为0.35 mm。ANSYS HFSS软件的仿真结果表明:在天线弯曲半径分别为0和150 mm条件下,在50 MHz~3 GHz频带,电压驻波比(VSWR)均小于2,说明天线辐射性良好。对柔性天线传感器的ESD检测性能进行实测,结果表明该柔性天线传感器在弯曲前后均能有效接收到电磁辐射脉冲信号。该研究可用于航天器静电放电检测,具有实际工程意义。

航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器

为完善地球同步轨道(GEO)航天器静电放电(ESD)风险评估手段,文章根据空间ESD辐射电磁波频带特性,利用三维电磁场仿真软件ANSYSS HFSS,采用矩形贴片天线等效技术、梯形地平面技术和CPW馈线指数渐近线化技术开展航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器研究。采用聚酰亚胺(PI)作为柔性天线基底,其厚度为0.28 mm;柔性天线在弯曲半径分别为100、300、500 mm以及不弯曲条件下,300 MHz~2 GHz频带范围电压驻波比(VSWR)小于3,其中在650 MHz~2 GHz频段范围VSWR小于2。通过搭建的ESD模拟试验平台对传感器的电磁脉冲(EMP)信号检测性能进行实测分析,结果表明传感器能够有效地检测到高压太阳电池阵列表面的ESD EMP信号,具有用于航天器ESD故障预警的潜力。

挠性卫星天线跟踪指向系统的复合控制研究

在抑制弹性振动研究的基础上，根据全系数自适应控制的原理，对挠性卫星天线跟踪指向系统进行了复合控制器的分析和设计，并在这个多变量系统中取得了满意的解耦控制效果。最后，考虑到工程应用的实际情况，给出了满足工程要求的卫星天线跟踪指向控制系统数学仿真结果。

航天器天线的展开动力学分析

本文采用弱耦合的多柔体系统动力学方程,建立了考虑构件柔性及铰链摩擦等因素的航天器天线的展开动力学模型,利用改进的迭代振型叠加法,对一大型航天器天线进行了展开动力学分析,得出了对于工程应用有指导意义的一些重要结论。

航天器可展SAR天线结构综述

论述了航天器径向肋式、缠绕肋式、构架式和环形桁架式四种抛物面可展SAR天线结构的研究现状,分析了四种抛物面可展SAR天线结构的特点,分别对航天器翼式、桁架式和薄膜式三种平面可展SAR天线结构进行了综述,指出了航天器可展SAR天线结构轻质、大收纳比和高精度的发展趋势,提出了航天器可展SAR天线实现展开高精度需攻克的关键技术,旨在为航天器可展SAR天线结构的创新发展提供参考。

星载微带阵天线的热变形分析及实验验证

文章对星载微带阵天线的结构特性进行了研究 ,针对非对称蜂窝夹层板建立了具有拉 弯耦合效应的力学方程 ,进行了热变形分析。为了验证分析结果 ,设计了常压高温下的热变形实验 ,介绍了实验方法、数据采集设备及实验步骤等。实验结果表明 ,计算结果与实际变形情况相符性较好 ,从而验证了天线板设计的合理性和有限元模型的正确性。

有限元法在空间飞行器天线反射器热分析中的应用

有限元方法是求解对热稳定性要求较高的空间飞行器部件温度场的一种行之有效的方法。文章给出了空间飞行器天线反射器热分析的有限元求解方法，应用有限元法计算了某卫星抛物面天线反射器的在轨稳态和瞬态温度场，为进一步的在轨热变形计算以及热控方案的选择提供了必要的温度数据。

十字交叉振子类型圆极化天线的研究

通过对Ｈａｌｌｅｎ方程进行矩量法求解，讨论了十字交叉振子类型天线产生圆极化辐射时两对振子长度选择的方法；计算了几种情况下天线的远区辐射场；指出十字交叉振子、伞型振子等这类天线由于具有结构紧凑、工作可靠、易于赋形等特点，可广泛应用在空间飞行器上。

大型索网式可展开天线在轨高精度指向控制

以星载大型索网式可展开天线为对象,研究在轨工作过程中天线视轴高精度高稳定度指向控制方法。首先,基于Craig-Bampton法建立表征天线指向的动力学模型;然后针对天线振动对视轴指向的影响,设计PD反馈+陷波滤波器的控制算法;进一步分析影响指向精度的因素,设计带有调节滤波器的改进控制器以减小天线视轴指向的周期性误差,提高指向精度与稳定度。最后,给出数值仿真校验的结果并与现有的方法进行比较。结果表明,所提出的控制算法在保证天线指向稳定的同时,可以有效减小天线视轴的指向偏差,并对干扰与振动具有良好的鲁棒性。

星载大型网状天线非线性结构系统有限元分析

论述了大型网状可展开天线的非线性理论模型及其非线性模拟有限单元模型,并以一副4.2m天线为例进行了有限元建模分析,获得了这类天线的动力学振动特性。研究结果表明:拉索几何非线性和间隙接触非线性对大型网状天线系统的动力学特性具有较大影响。

激光刻蚀技术及其在航天器天线制造中的应用

以可实现频率复用、高灵敏度和低噪声的航天器先进固面天线反射器(极化和频率敏感反射器等)为例,主要介绍了利用镀膜/激光刻蚀技术进行反射器表面高精度金属薄膜图形制作过程中的关键技术问题和解决措施,同时简要介绍了已尝试过的三维曲面高精度薄膜图形制作技术和激光刻蚀技术的现状和发展方向。

国外空间大型网状天线在轨展开故障与对策

空间大型网状天线在轨可靠展开是确保航天任务取得成功的关键。对国外自1974—2011年间发射的部分科学、商业和军用航天器携带的大型网状天线在轨展开故障情况进行了统计,介绍了各天线展开故障的机理,并对天线展开故障应急处理方法和设计改进措施进行了总结。根据空间大型天线展开的特点,提出了加强天线抗冲击能力、充分开展天线机构实验验证和展开故障应急处理预案研究等建议。

航天器中继天线跟踪角度实时预算方法

针对传统中继天线跟踪角度STK仿真算法无法与航天器AIT实时测试过程相结合的问题,文中提出了一种中继天线跟踪角度实时预算方法并进行了软件实现。利用航天器轨道、天线波束及坐标系关系建立了中继天线指向角度等效模型,并结合航天器飞行姿态和实时遥测,实现了中继天线的跟踪角度预算、实时验证和闭环控制。实验结果表明,该方法实现了航天器AIT测试过程天线角度跟踪结果实时比对,以及航天器在轨各种姿态下测控覆盖区实时预测,单个测控弧段最大可增加13.3%覆盖率。文中所述方法已在某型号航天器分系统测试和在轨飞行任务中得到应用。

立方镜在航天器天线总装测量中的应用

在航天器天线总装试验过程中,立方镜的使用非常广泛,六面体立方镜可用于反映天线产品的空间位置,通过对立方镜坐标系的标定、测量和转移等可实现对天线产品或其部件的精度测量和调整,其作用十分重要。文章介绍了立方镜在航天器天线总装测量过程中的应用,并详细介绍了立方镜坐标系的标定、测量和转换方法。

星载雷达结构设计的特点

针对星载雷达结构设计进行了分析,讨论了工作环境对结构设计的影响、承受的载荷分析、抗空间辐射的加固技术、抗振、隔冲设计、热设计、天馈结构设计、空间展开机构结构设计、星载充气天线结构设计和复合材料应用等问题。针对国内外的发展情况,并结合在研制工作中遇到的主要关键问题提出了解决的途径。

航天器赋形反射面数传天线的可靠性评估

基于赋形反射面数传天线的功能和性能参数影响因素分析,确定了以赋形反射面数传天线的最大指向角增益作为可靠性特征量;提出了用"在赋形反射面数传天线最大指向角的约束条件下,赋形反射面数传天线的最大指向角增益大于其下限指标的概率"来表征赋形反射面数传天线可靠性的概念;提出了利用天线研制过程中多个技术状态相同的赋形反射面数传天线在相同的测试环境下采用相同测试方法获得的天线最大指向角增益测试数据,进行可靠性定量评估的方法。给出了X频段赋形反射面数传天线可靠性评估的示例,可靠性评估结果比可靠性预计结果更为客观,为航天器天线的可靠性验证提供了技术途径。

卫星天线极化隔离度在轨测试方法与误差分析

建立卫星天线极化隔离度在轨测试的全程链路模型,分析交叉极化分量产生的机理,给出一种符号表示方法标识由各天线馈源激励产生的各段链路上的信号。分析和实际测试结果表明,主极化和交叉极化接收通道都会在2个相近的频点上产生多个极化分量矢量合成的信号,如果频谱仪分辨率设置不当,则得不到正确的测试结果。由于无法完全分离地面天线和卫星天线产生的交叉极化分量,卫星天线极化隔离度受到地面天线极化隔离度的影响。此外,还描述了高精度测量的卫星天线极化隔离度在轨测试流程和误差分析方法。

矢量调制器在星载相控阵天线中的应用

精确的相位调制技术是星载毫米波有源相控阵天线最关键技术之一。传统的数字移相器构造较为复杂,尺寸较大,相位调制特性有局限性,不是高工作频段、宽扫描角星载相控阵天线发展的最优选择。文章提出采用单片矢量调制器来代替数字移相器及数字衰减器,利用电压来控制矢量调制器的相位调制,提高了相位调制性能,同时具有结构简单、尺寸较小等优点。在此基础上设计了星载毫米波段有源相控阵天线,并且实现了精确的二维波束扫描功能,验证了矢量调制器在星载毫米波有源相控阵天线中应用的技术可行性。