相控阵天线零相位误差法的波束指向分析

受数字移相器量化相位影响,相控阵天线波束指向精度偏离预定指向.提出了零相位误差法用于改进波束指向精度的问题,并推导出零相位误差法提高指向精度的理论公式.计算结果表明,所给出的理论公式是正确和有效的.零相位误差法具有经济适用、便于实现的优点.它在现有硬件的基础上,可以有效地提高相控阵天线的波束指向精度,从而改善相控阵天线抗干扰的能力.在普遍使用的3位数字移相器情况下,波束指向的精度控制在0.012以内,大幅度提高了现有指向精度水平.     

微波着陆系统波束指向误差仿真分析

为了提高微波着陆系统地面设备的角度引导精度,基于微波线性相控阵天线理论,分析了地面角度引导设备产生相控阵天线波束指向误差的主要原因——数字移相器的量化误差,并进行了不同量化阶数下的舍尾法馈相误差分析及仿真。为了寻求系统精度与设备成本的折衷,在采用四位移相器的条件下比较了随机馈相法与传统的舍尾馈相法的波束指向误差,仿真分析了相位误差均值为零法与适当随机相位量化法对波束指向误差的影响;这两种方法消除了周期性误差峰值,提高了相控阵天线的波束指向精度,其中适当随机相位量化法效果更佳;说明了采用随机馈相法能够有效减小因数字式移相器相位量化误差导致的波束指向误差,使系统精度明显提高。     

轨道根数对极轨气象卫星数据接收的影响

如果轨道根数不准确,由其计算出的地面数据接收站的天线程序控制跟踪数据就存在偏差,会导致天线不能准确跟踪过境卫星从而无法获取卫星数据.以风云三号数据接收为例,给出了轨道根数的计算方法,分析了由错误轨道根数导致的接收卫星数据失败的原因,从理论和实践上指出在极轨卫星数据接收中轨道根数的重要性.提出事先检验轨道根数,并纳入制定极轨卫星数据接收策略的必要性.     

随机指向误差对星载共形阵列天线极化参数的影响

为分析天线单元的随机指向误差对阵列天线的影响,该文研究平面阵列天线和星载共形阵列天线中随机指向误差产生的极化参数误差.推导了阵列天线的远场极化参数定义及计算公式.给出随机指向误差条件下交叉极化场强的概率分布.通过平面阵列天线和星载共形阵列天线的算例对比,分析不同随机指向误差对极化参数的影响.结果表明:随着随机指向误差的增大,平面阵列天线的极化方向性系数显著减小,交叉极化损失增大,而星载共形阵列天线阵的极化参数变化都小于0.1.     

桁架式可展开天线反射面精度试验

为了验证一种桁架式可展开天线结构设计方法的正确性,制作了一个口径为2 m的天线模型,设计了由上部中心立柱加三支杆悬挂支撑天线的试验悬挂方案,用基于PhotoModeler软件建立的摄像测量系统对天线抛物面反射面进行精度测量,将测量数据带入基于浅壳理论推导出的精度计算方程计算反射面误差.模型的反射面精度与设计值接近,表明该结构设计方法适合于设计更大口径的该类型天线.设计制作了6 m×2.8 m口径的天线,并对此天线进行了两种姿态下的展开精度试验,精度测量结果表明反射面精度符合设计要求.     

大型柔性天线运动对中继卫星姿态影响的分析

以跟踪与数据中继卫星为分析对象,建立了整星多柔体系统动力学模型,分析了天线运动作用下,柔性天线和其它附件的综合作用对星本体姿态的影响.结果证明,在分析该中继卫星天线运动对星体姿态影响时,天线的柔性对星体姿态影响很小,在星体姿态控制规律设计中可以忽略,并分析了这种现象产生的原因.     

GPS电文用户测距精度参数设计分析

为了研究卫星导航系统完好性参数设计对用户端完好性的影响,该文对GPS电文完好性参数中用户测距精度(URA)参数的分级方式及用户算法的变化进行了研究。采用实际国际GPS服务(IGS)广播电文数据与精密星历星钟数据进行仿真分析,证明了细化GPS用户测距精度分级方式的必要性。在此基础上,证明了采用相互独立的星历和星钟用户测距精度值能更好地描述卫星段误差。考虑传输段误差影响,利用广播星历构造卫星星座仿真分析了最坏用户位置处的测距误差,并采用加权法和最大方差法分别计算用户瞬时测距精度。对电文改进前后的两种区间划分标准和不同URA更新周期下的用户测距精度索引值进行比较分析。研究结果表明,导航电文采用5 bits将用户测距精度细化为32个区间能更好地区分不同卫星的测距误差,改善用户的完好性性能。     

动中通天线伺服控制与航姿测量系统的联合设计

动中通天线使用惯导或航姿参考系统等航姿测量系统获取载体或天线相对于地理坐标系的角度,以此补偿天线波束指向,实现稳定可靠的跟踪卫星。为进一步提高天线在载体快速机动时的跟踪精度,本文提出了一种动中通天线伺服控制与航姿测量系统的联合设计方法,显著地降低了航姿数据延迟,仿真试验表明,有效地提升了载体摇摆时的跟踪精度。     

某型微波着陆设备移相器故障诊断方法研究

针对某型微波着陆设备测试性校准时间较长,影响移相器故障诊断效率的问题,基于相控阵天线相位校准原理,通过对扫描天线阵列参数获取方法以及移相器故障诊断流程的分析,采用相位控制赋形算法计算出了扫描天线固定指向时各阵元支路的最优相移值。由于相位控制赋型算法通过测量辐射功率来调整闭合等式的权值,并且在进行每次相位寻优时都将前一次量化引入的误差计算其中,因此经过少量迭代就可得到移相器的阵列参数,缩短了测试性校准时间,进而用测试性校准所得的阵列参数与工作性校准后存入天线控制器RAM中的阵列参数相比较,快速对移相器进行故障诊断。最后通过仿真验证了该方法的可行性。     

一种基于RLS和RVSSLMS智能天线波束赋形算法

根据智能天线波束赋形算法必须考虑设备的复杂性和收敛速度的要求,提出一种结合RLS和RVSSLMS算法各自优点的RLS-RVSSLMS波束赋形算法,并用Matlab进行了仿真。仿真结果表明：RLS-RVSSLMS既具有RLS算法收敛速度快的特点,同时保持了LMS算法计算量小的特点。     

一种抛物面天线形状误差的合理评价方法

针对有限元软件ANSYS在分析计算天线变形表面误差时存在的问题,提出了一种基于拟合抛物面的表面形状误差改进算法.推导了精确计算变形反射面轴向、法向与径向误差的公式.分别采用改进算法与ANSYS软件对某7.3 m圆抛物面天线多种工况下的表面误差进行了分析,结果证明该方法是正确的,可作为天线超差的二次判据.     

基于Beckmann分布的星间光通信最优输入信号概率分布

针对瞄准误差影响下的星间光通信非对称信道,存在最优输入信号概率分布使链路的互信息达到最大,考虑瞄准误差服从Beckmann分布,结合接收天线孔径大小、波束宽度和瞄准误差分布参数,给出了星间光通信的信道矩阵,建立了互信息优化模型,并利用拉格朗日乘数法对模型进行了求解,得出了使互信息最大时的输入信号概率分布的闭合表达式。通过数值仿真,给出了最优输入信号概率分布、信道容量和互信息差值随着归一化判决阈值、光束束腰半径以及瞄准误差分布参数的数值变化关系。仿真分析结果表明：最优输入信号概率分布下输入信号与输出信号之间的互信息值要明显高于等概率分布时。利用数值仿真的结果,可在明确瞄准误差分布规律的基础上,选择最优的信源输入,使星间光通信信道实现最大的信息传输能力。     

基于Simulink/Stateflow的小卫星姿态控制模块设计与仿真研究

针对小卫星在轨自主运行的需要,对其姿态控制模块进行设计与仿真研究,其中使用修正罗德里格参数描述卫星姿态运动并进行姿态控制律设计,使用Stateflow设计了六种姿态控制模式及其转换逻辑并结合Simulink搭建了姿态控制仿真系统。根据对地定向模式、目标指向模式、闲置模式的时序指令进行了姿态控制仿真分析,三种模式下姿态均收敛,说明了姿态控制律设计和姿态控制模式之间转换逻辑设计的正确性。     

基于导星电子星图模拟器的卫星控制系统半物理试验方法

为了实现卫星的高精度高稳定度控制,中法天文卫星建立了卫星姿轨控半物理仿真试验系统.对该系统采用导星电子星图模拟器引入仿真闭环进行研究.首先,将导星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学为其提供输入信息.接着,高精度测量单机和高精度控制机构引入到闭环中.然后,粗测量敏感器和粗控执行机构由数学模型替代.最后,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、载荷计算机和整星电源系统组成了实时仿真验证系统.实验结果表明:在地面半物理条件下,可以达到导星进入开小窗条件,y、z轴稳定度达到2(″)/10 s及5(″)/100 s.导星敏感器可以提高姿态测量精度和姿态控制的稳定度.满足控制稳定度在亚角秒级别卫星的要求.     

卫星姿态对JASON-2卫星精密定轨影响分析

针对因姿态不稳定性对轨道的影响而难以评估的问题, 详细讨论了卫星的姿态模型, 推导了卫星姿态变化对观测值影响的解析表达式。模拟试验结果表明, 随着姿态不稳定性加剧, 轨道精度随之急剧下降, 另一方面姿态不稳定会随坐标轴不同而对轨道精度产生不同影响。为获得高精度的卫星轨道, 需要卫星姿态稳定性满足一定的要求, 尤其是相位中心偏大的坐标轴方向, 以JASON-2为例, 姿态在轴向变化必须稳定在2°内。基于JASON-2实测姿态计算表明, 该卫星姿态稳定性处在1°左右, 对轨道精度影响为0.036 m。该模拟实验方法为评估姿态稳定性对卫星精密轨道的影响提供了有效的方法。     

推力器姿轨同时控制下的姿态控制算法

针对推力器安装误差对卫星姿态控制产生强干扰的问题, 设计一种紧凑卫星推进系统的姿态控制算法. 采用对控制力矩和干扰力矩建模的方法对姿态控制影响进行分析, 得到最差情况下的推力器安装误差角组合. 通过计算机仿真实验, 对比了不同安装误差角下三轴的控制结果. 实验结果表明, 轨道机动模式下姿态控制算法具备包络最差情况的能力, 控制结果稳定, 满足精度要求.     

基于时间反演的运动阵列远场功率合成

首先从理论上分析了时间反演技术运用于运动阵列近场功率合成的可能性及存在的难点和问题建立了基于时间反演技术的运动阵列远场功率合成数学模型。基于此模型,通过对信标信号从不同方向入射情况下的回溯信号波束指向进行仿真,证实了阵列辐射的TR信号可以实现自适应回溯并且比传统相控阵方法形成的合成波束能量更加集中;通过仿真获得单元天线设置为全向天线和有方向性天线时的合成信号主瓣波束3dB宽度,排除了由于阵列与目标点间的相对切向运动导致目标点脱离合成波束主瓣波束覆盖范围的可能性;分析了随机相位误差和波束指向误差对合成效果的影响,仿真结果表明:随机相位误差对回溯信号合成波束指向影响很小,但对信号的合成效果存在一定影响,由信号多普勒频移引起的波束指向误差对信号的自适应回溯影响很小。所得结论可为时间反演技术在远场功率合成的实际运用提供一定的理论依据。     

一种卫星天线“指北”方法的设计与分析

为保证卫星资料正常接收，需要对卫星天线所在位置进行标定，给出正北方位，即准确“指北”。在分析了几种已有“指北”方法优缺点的基础上，提出了利用天文方法来实现卫星天线的“指北”，即以太阳为基本空间位置参考点的卫星天线“指北”方法。并与原有“指北”方法进行了比较，表明该“指北”方法的标定精度高，得到了较好的对比结果。这种卫星天线位置标定方法方便、实用，可投入业务应用。     

车载卫星通信站中电子罗盘的应用和研究

为实现自动快速对星需求,电子罗盘已成为车载天线伺服系统的重要组成部分。但受到安装位置和地域环境磁场的影响,电子罗盘的测量数据会发生某种偏差,从而造成对星目标计算误差,在一定程度上制约了天线快速对星性能。文章以Honeywell公司生产的HMR3000为例,对电子罗盘定向应用进行深入研究,并给出主要标定方法的实现过程。该文对于电子罗盘在工程应用实践有着重要的参考价值。