星载某设备高阻接地设计对整星电磁兼容性的影响

为了满足新的使用需求,星载某设备的接地设计由壳体直接接地改为采用高阻接地。文章采用理论分析和软件仿真的方法,对该设备采用高阻接地的设计后对整星电磁兼容性能的影响进行了分析,并提出了专项试验验证方法,在故障模拟仿真卫星平台上实施了试验验证。仿真分析和试验验证都表明,此设备采用高阻接地的设计不会对卫星整星的电磁兼容性产生明显影响,可作为后续其他卫星型号采用此类设计的参考。

高功率SAR卫星的系统级电磁兼容分析与设计

本文介绍了某微波遥感SAR卫星,既存在大功率发射系统也存在高灵敏度接收系统。文章从整星EMC安全裕度分析出发,根据分析的结论,提出整星系统级EMC设计方法,最终通过系统级试验验证了设计方法的有效性,整星实现了兼容工作。

紧缩场静区测试方法及相关测试技术

介绍大型紧缩场静区测试方法及实测结果,并根据静区实测结果进行波谱分析,给出平面波谱分析结果。利用波谱分析结果,对Ku反射面天线紧缩场测试结果进行了测试精确度再提升的数据处理,展示了紧缩场新的测试技术。本项目研究工作是与国家计量院联合进行的天线计量技术研究工作的一部分—紧缩场测试部分,也对天线及天线测试场性能的计量测试进行了成功的探索,为天线计量技术的发展奠定了基础。

星载相控阵天线抗干扰技术综述

文章调研了国内外星载相控阵天线抗干扰技术的研究现状,着重分析了国内外卫星的相控阵系统构成、自适应算法和抗干扰能力,针对国内星载相控阵自适应抗干扰算法研究较少的情况,重点论述了自适应抗干扰算法研究进展并梳理了不同算法优缺点和适用范围,最后对现阶段星载相控阵抗干扰系统研究提出了建议。

典型星载螺旋天线的大功率微放电效应仿真分析及试验研究

为了对星载螺旋天线的微放电效应进行分析和研究,文章以典型星载双绕背射螺旋天线为例,首先采用HFSS软件对该天线进行微放电设计及阈值仿真分析,从设计上保证天线满足卫星微波系统50 W的功率容量要求;随后用前后向功率调零检测法对天线进行功率耐受和微放电试验,验证天线的功率耐受能力;为了研究天线放电现象及放电对天线性能的影响,对天线进行加大功率的拉偏功率耐受试验,当输入功率增大到连续波200 W时,天线在30 min内发生1次微放电效应,但不会对卫星在轨应用造成明显影响。

多探头球面近场天线测试效率提升方法

为最大化提升球面近场测试效率,针对多探头球面近场测试系统的不同采样方案进行了研究,并通过仿真和测试对比了不同采样方案对测试效率的影响。首先利用电磁仿真软件计算出所设计喇叭天线的近场和远场方向图数据;然后利用基于球模式展开法的近场到远场变换算法,从理论上验证了在满足采样规则的前提下,通过适当增加方位上的采样间隔可实现测试效率的提升;最后针对多端口天线,通过分析和测试,说明了利用电子开关和内循环采样方式可以进一步提升测试效率。

载人航天器天线技术发展

载人航天工程推动了载人航天器天线的技术发展,从HF、VHF、L、S、C、Ka频段天线到激光雷达等均成功应用到了载人航天器工程,满足了载人航天器地基通信、天基通信等需求。基本建成了针对载人飞船、空间实验室、货运飞船、空间站等天线的技术开发体系。文章论述了我国在载人航天工程中开发的各类天线及其应用情况。展望后续载人登月任务,建议进一步开发可重复使用耐烧蚀天线技术,大力发展星间组网通信天线技术,全力提升载人航天器天线研制和应用能力。

一种Ka频段超低交叉极化宽频带波纹喇叭天线

波纹喇叭天线是一种结构紧凑、具有良好辐射性能的馈源天线,特别是轴向槽波纹喇叭天线可以在宽频段内实现极低的交叉极化,对扩展工作频段、实现极化复用有重要的价值。文章对轴向槽波纹喇叭天线的设计方法进行了研究,利用模式匹配法和全波算法软件设计了一种Ka频段超低交叉极化宽频带轴向槽波纹喇叭天线。实测数据表明,该喇叭天线工作频段可覆盖整个Ka频段(26.5~40 GHz),在频段内回波损耗小于-20 d B、交叉极化小于-45 d B,同时天线具备良好的方向图对称性和相位中心稳定性,在卫星通信领域具有广阔的应用前景。

星载太赫兹雷达碎片预警技术

由于地球同步轨道(GEO)的衰减周期长,累积效应突出,空间碎片对卫星安全产生日益严重的威胁,特别是地基设备无法观测的危险空间碎片。根据碎片分布与运动特性,开展地球同步轨道星载太赫兹雷达碎片预警技术研究。针对工作波长、目标尺寸与雷达截面积(RCS)、观测范围与工作方式进行论证,完成雷达系统方案和仿真分析。雷达采用有源相控阵天线,天线尺寸为250 mm×250 mm,工作频率为140 GHz,平均功率为190 W。雷达能够在方位与俯仰±15°、距离为1.95~24.12 km内搜索与跟踪尺寸为6.8 mm^15 cm的碎片,并对将要产生的撞击进行预警,预警时间4~35 s。

星载小型化宽带全向印制天线

针对星载无缆化通信的需求,研究了展宽印制天线工作带宽的方法。设计了星载小型化宽带全向印制天线,通过三维全波电磁仿真软件(CST)进行了仿真分析与优化设计。在此基础上加工了天线实物样件,并对其电性能进行了测试。仿真结果表明该天线具有小型化、宽带、全向等特点。

星载Ka频段波束赋形波纹喇叭天线设计

提出一种具有稀疏波纹结构的波纹喇叭天线,仅有2圈波纹,结构简单,易于设计加工。通过对天线参数的设计优化,可实现平顶波束赋形,在±40°的波束赋形范围内增益优于5 dBi,天线副瓣优于-30 dB,整个工作频段内驻波比(VSWR)优于1.8,适用于高轨卫星星间通信。通过对一个Ka频段样品的加工、测试和结果比对,验证了该设计方案的正确性。

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求,提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术,实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率,抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化,最终实测结果表明,该天线在7.1~8.4 GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性,该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。

火星着陆巡视器应用的背罩天线设计

结合我国着陆器发展现状及火星探测任务需求,提出了一种新的背罩天线设计,它由6个单元天线构成,通过给每个单元天线端口等幅同相馈电,实现近全空间波束覆盖。单元天线采用单层共形微带天线形式,通过在辐射贴片边缘开两对不等长度的槽实现双频功能。仿真结果显示:此天线工作于(398±3)MHz和(440±3)MHz频段,增益方向图在俯仰角7°≤θ≤120°范围内大于-8dBi,在俯仰面和方位面有良好的圆对称性。研究结果可为未来我国火星着陆器背罩天线技术的实现提供参考。

一种新型的紧缩场内通信卫星EIRP测试方法

本文提出了一种基于半无线的紧缩场内通信卫星EIRP的测试方法,可以满足新型超窄波束载荷的测试需求,也降低了对暗室静区的要求。

一种相控阵天线REV幅相校正方法的仿真与实践

介绍了基于傅里叶分析的旋转矢量算法(REV),并将该算法应用于相控阵天线各单元的初始幅相误差校正,给出了它的仿真分析和工程实现方法;所使用的校正方法区别于以往采用的REV校正方法,利于减少校正天线对相控阵收发信号的影响;仿真结果显示,校正后各通道的相位和幅度与人为设置的相位、幅度只差一个常数,表明方法是有效的;通过实际测试,校正后的天线方向图与近场校正结果逼近,EIRP比校正前提高1.4dB以上,验证了校正方法的功能和性能。

相控阵体制SAR系统的误差建模与补偿方法

在基于相控阵天线体制的合成孔径雷达(SAR)系统中,中央电子设备和相控阵天线的非理想特性,会引入幅相误差,造成SAR信号幅相特性畸变,影响SAR图像等数据产品的质量。本文建立了相控阵体制SAR系统误差的模型,并设计了误差校正方法。研究结果表明:雷达中央电子设备的非理想特性会引入固定的幅频、相频误差;相控阵天线的非理想特性所引入的幅频、相频误差会随着波束指向的变化而变化,该误差主要根源于有源器件在不同频点处的性能差异,并会受到T/R模块移相衰减量的调制;可通过测量或分析计算对相控阵SAR的系统误差进行提取,并在SAR成像处理阶段实施误差补偿。

全金属频率选择表面设计与验证

为解决星体资源有限导致天线安装数量受限问题,针对K/Ka/EHF三频共用反射面天线的关键部组件――基于频率选择表面(FSS)的副反射器进行研究。概述了三频共用反射面天线系统的基本架构,选择双曲面型带通全金属FSS作为天线系统的副反射器;采用Floquet原理与有限元分析结合的方法,利用Ansys HFSS15作为分析工具进行仿真设计,仿真结果表明通带插损小于0.3 dB,2个模式的幅度差小于0.2 dB,相位差小于2.5°,带外抑制大于25.9 dB。最后对加工生产的副反射器进行了性能测试,测试结果与仿真分析结果一致,为星载反射面天线三频共用提供了技术支持。

基于近场扫描的移动通信卫星EMC性能评估

针对移动通信卫星射频载荷产生的系统内和系统间复杂电磁兼容性问题,以及批产化研制特点带来的非专门电磁兼容性试验验证评估需求,提出了一种基于近场扫描的电磁兼容性评估方法。针对卫星载荷的辐射影响,采用柱面近场扫描获得载荷的近场辐射特性,用于系统内的电磁兼容性分析。基于近远场变换技术获得远场辐射特性,用于星座系统间的电磁兼容性评估。给出了探头补偿方法和扫描步进优化方法来提高测试准确度和测试效率。仿真和试验校验证明了方法的有效性。将该方法应用到卫星系统内和系统间电磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)分析评估中,结果表明方法可有效满足工程应用需求。

多探头球面近场异常测量数据修复验证

多探头球面近场测量过程中需要各探头所在通道性能保持一致,当一个通道出现故障时,将对天线方向图测试产生较大的影响。为解决探头阵中的个别探头通路出现故障而导致测量数据异常的问题,本文提出通过在近场使用线性插值的方法修复异常测量数据,再做近场到远场的变换,以消除故障探头通路对方向图测试的影响。再通过将修复后得到的远场方向图与仿真得到的理论方向图进行对比,验证了所提出的近场数据修复方法的有效性。

等效导纳模型分析航天器VHF/UHF频段屏蔽效能

针对VHF/UHF频段航天器舱体屏蔽处理难度大的问题,提出一种基于等效导纳模型的屏蔽效能分析方法。该方法将屏蔽舱体孔缝等效为波导结构,基于变分法原理建立水平电容和垂直电感模型,对参数失配和舱体厚度影响进行导纳匹配和孔缝宽度参数修正。采用传输线理论建立屏蔽效能分析数学模型。算例对比表明算法具有较高的分析精度,可有效分析孔缝不位于舱体中心位置和孔缝长度非波长整数倍时的屏蔽效能,并可准确预测舱体的谐振效应。将其应用到航天器舱体屏蔽效能分析中,对比结果表明算法可有效满足工程应用要求。