空间虚拟探测技术及其发展趋势

首先介绍了空间虚拟探测技术的特定含义,并论述了其与编队飞行的关系。以成像雷达为例,阐述了空间虚拟探测的理论基础,重点介绍了空间分辨率与空间频谱关系原理和稀疏阵成像原理,同时提出了空间虚拟探测技术发展的几项关键技术。最后对空间虚拟探测技术的发展和广泛应用作出展望。

基于海南VHF雷达观测的低纬E区场向不规则体研究

利用海南VHF雷达(19.5°N,109.1°E;磁纬8.1°N)在2011年7月15—22日期间的连续观测数据,对东亚低纬3 m尺度电离层场向不规则体(FAI)特性进行了分析.主要结果表明,在整个观测期间,E区场向不规则体几乎每天发生,既可发生于夜间,也可发生于白天,且存在各种不同结构.根据E区场向不规则体发生的时间及形态,可将其分为三种结构类型:低部连续型结构、上部下降型结构以及白天连续型结构.这些低纬E区场向不规则体的回波谱特性与赤道电集流(EEJ)和中纬区E区场向不规则体中的2型回波相类似,但其随时间的变化与后两者存在明显差异,且与其他低纬区E区场向不规则体回波存在不同程度的差异.

亚马逊热带雨林星载SAR天线方向图获取与应用

利用亚马逊热带雨林后向散射系数的稳定性可获取星载合成孔径雷达(SAR)俯仰向双程天线方向图并对SAR图像进行辐射校正.给出了基于亚马逊热带雨林星载SAR数据实现天线方向图的估值方法,并利用绝对校正后的SAR图像散射系数沿距离向的衰落特性获得了在轨天线波束指向偏差的估计.仿真结果表明了利用本文算法基于亚马逊热带雨林星载SAR数据获取俯仰向天线方向图的可靠性和稳定性.

新型微带反射阵单元的设计及其应用

提出了一种单层的具有多谐振结构的微带反射阵单元,利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对其反射相位特性进行仿真分析,获得了约430°的反射相位动态范围,并且反射相位曲线的线性度较好.根据此单元设计了一个工作在Ku波段的微带反射阵,用指数渐变槽线(Vivaldi)天线作为该反射阵的馈源.仿真结果表明:在中心频率处增益可达27.1dB,半功率波瓣宽度均为4.96°,在12~15.5GHz的频带内增益波动约2dB,具有较宽的频带.将此Vivaldi天线和反射阵天线进行加工测试,得到的测试结果与仿真结果吻合较好.

GPS浮标数据反演海浪谱的理论仿真与试验验证

GPS浮标作为一种新型的海洋测量设备,近年来在海面高度现场测量和星载高度计定标方面取得了重要应用。通过仿真试验对反演海浪谱的方法和流程进行研究,旨在探索从GPS浮标测量的海面高度序列中提取海浪谱的方法。首先,使用Longuest模型生成了海浪波面位移时间序列,并通过Pierson-Moscowitz风浪谱对波面位移的统计特性进行约束,其随机性由相位引入。结合典型潮汐和GPS浮标仪器噪声的仿真时间序列,合成了仿真时间长度1h的1Hz(每秒1次)随机海面高度序列。然后,利用自相关函数法,进行高通滤波和数据压缩,得到了仿真的海浪谱。该仿真结果和理论海浪谱非常接近,可满足海浪谱反演的需求。最后,通过山东石岛外海的GPS浮标现场试验,验证了本文提出的反演方法的适用性。本文的研究解决了GPS浮标反演海浪谱的关键问题,丰富了海浪谱反演的手段,拓展了GPS浮标的应用领域,有望为未来我国的星载波谱仪定标服务。

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29dB和-27.5dB,1.3以下驻波带宽为340MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。

星载大型平板缝隙天线结构设计及热变形分析

以空间应用需求日益广泛的大型平板缝隙天线为研究对象,介绍了其结构组成.为减小天线热变形,对天线外侧4个安装角的连接方式做了改进设计,并在极高温和极低温两种工况下进行热变形分析,得到改进前后两个方案的变形结果.在极高温工况下,天线阵面Y向热变形均方根值从改进前的0.52 mm减小到0.3 mm;在极低温工况下,天线阵面热变形均方根值从改进前的0.35 mm减小到0.1 mm.结果表明改进后的方案满足设计要求,从而确保了天线在轨电性能的指标.

毫米波星载多频段多极化共馈天线系统

天线工作频率为18.7,23.8GHz和37.0GHz,采用环加载波纹喇叭使工作带宽达到2倍,新型结构的超宽带正交模耦合器实现双极化信号的提取,微波多工器完成3个频段信号的有效分离.18.7GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-32.6,-21.0dB,23.8GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-31.6,-30.0dB,37.0GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-25.0,-30.0dB.仿真结果表明馈源系统适合星载天线设计,馈源结构更加紧凑,实能现对同一目标的多频率复用观测.

基于FPGA的狄克型辐射计数据采集系统设计

为了对辐射计检波输出后的信号进行采集和存储,设计了一个基于FPGA的狄克型微波辐射计数据采集系统。该系统以FPGA芯片EP2C8Q208为主芯片,以AD7606为模数转换芯片,以SDRAM为存储芯片,并在SOPC中添加了自定义的IP核,进而在FPGA中搭建NIOS II软核来控制AD采集数据并将其存储到SDRAM中,同时也可通过串口或网口将其发到上位机中,该系统简化了电路并具有较好的可移植性。经试验验证,该系统能有效的工作。

基于回波模拟器的CFOSAT散射计校飞模式定标研究

航空校飞是中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic SATellite,CFOSAT)散射计发射前需要完成的一项重要实验内容,它可以检验星载散射计的各项功能和性能,获取有效数据,是保障散射计在轨正常工作的重要环节。在本次校飞实验中,利用了回波模拟器对散射计进行地面系统测试及定标验证,探索了一种利用回波模拟器对星载散射计进行系统测试定标的方法。运用该方法对CFOSAT星载散射计进行全系统地面测试以及定标实验。回波模拟器提供给散射计标准的、已知的回波信号,散射计处理该信号后,获取系统参数并得到定标常数。校飞的实验结果验证回波模拟器对星载散射计地面测试和定标方法的可行性和准确性。

异步旋转扫描式综合孔径干涉成像方法

综合孔径干涉成像技术在光学、射电天文学和微波遥感等领域都有很深的应用背景,随着应用需求的增长,其面临的一个主要障碍是系统结构过于复杂,这尤其不利于星载应用.为解决此问题,提出了一种异步旋转扫描分时采样成像方法,即采用两组子孔径阵绕同一中心以不同的转速进行异步旋转扫描.这种方式既可以得到较均匀的扫描轨迹,又可以自由灵活地实现系统复杂度和时间分辨率之间的平衡转换,从而可以在牺牲时间分辨率的情况下进一步稀疏子孔径阵列,以至于特定情况下简化到只需要两个子孔径.对异步旋转扫描的基本规律和设计方法进行了研究,并利用Gridding算法对其螺旋采样数据进行成像处理,最后针对地球同步轨道对地观测和太阳极轨射电天文观测两种潜在应用背景进行成像仿真,验证了此方法的实际可行性和有效性.

FRC分形微带阵列天线研制

基于矩量法分析FRC(fractal rectangular curve)分形天线,并用Designer仿真软件进行验证,两者结果基本吻合,对比FRC分形前后的性能,在驻波与辐射性能相同的情况下,FRC分形有效减小了天线尺寸。设计32个单元的微带阵列天线,该阵列天线采用泰勒分布、不等相馈电,实现了高增益、低副瓣的扇形波束,并使波束指向偏离法线47°。经过测试,微带阵列天线波瓣宽度为5°,副瓣低于-20 dB,交叉极化低于-20 dB,验证了矩量法的分析结果。