雷达天线座水平误差的一种测量方法

对雷达设备安装过程中,天线座水平精度的保证及其测量方法加以讨论。从雷达天线座水平误差的计算分析、水平误差的测量和调整方法以及具体的实例来说明雷达天线座水平精度的保证方法和测量、调整、再测量的天线座水平误差的标定过程。     

柔性关节动态误差对星载天线扰动及控制

柔性关节动态误差的非线性因素影响卫星的姿态控制和星载天线对目标的指向精度.基于此,建立漂浮基座星载天线的动力学模型,推导柔性关节动态误差非线性动力学模型,分析柔性关节动态误差对星载天线的扰动影响,并提出星载天线指向轨迹跟踪非线性控制器算法,利用Lyapunov理论证明所提出的算法是渐近稳定的.结果表明,阻尼和刚度相同情况下,当关节存在动态误差时,即使幅值很小,但作为激励将产生不可预知的振动响应,产生强烈的力矩和速度波动;通过合理选取控制器参数可抑制其扰动,可完全补偿柔性关节的动态误差.结论对星载天线指向精度的分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义.     

天线指向机构减振设计与试验研究

根据星载天线指向稳定的需求,研究了带减振系统的天线指向机构在随机振动环境下的性能。提出了一种基于三向等刚度减震器的星载天线指向机构减振系统,分析了减震器的布局以及减震器参数的选择。随机振动试验表明,天线指向机构加装三向等刚度减震器后,固有频率降低,振动量级减小。通过对比天线指向机构减振前后的稳定精度,得出以下结论:天线指向机构减振后,三轴俯仰向和方位向稳定精度都明显提升,且方位向稳定精度更高。通过试验验证,该减振系统满足总体对稳定精度的指标要求,保证了天线指向稳定,为后续卫星载荷上天可靠工作奠定了基础。     

精密柔索传动天线座结构设计

通信技术向高频段、窄波束方向发展,对天线的指向精度提出了更高的要求。传动回差对天线的指向精度具有重要影响,为满足未来通讯技术的发展需求,文中研制了具有低空回特性的精密柔索传动天线座。基于柔索摩擦的欧拉公式推出了钢丝绳预紧力和天线座负载的关系,进而根据天线座负载力矩计算出钢丝绳的结构参数和预紧用碟形弹簧的结构参数。结构布局选用传统的俯仰–方位型座架,方位位于俯仰上方。张紧装置采用碟形弹簧从钢丝绳的端部进行预紧,可对多股存在长度误差的钢丝绳同时实现预紧。对原理样机的回差检测结果显示,该天线座具有明显的低空回特性,因此精密柔索传动在提升天线指向精度方面具有很大的应用潜力。     

星载双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计

为实现双反射面偏置天线在航天系统中的应用,提出一种基于连杆连接的双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计方案,并研制出原理样机、完成相关试验验证。本文首先针对双反射面偏置天线的特点以及航天系统的特殊要求,分析和对比传统天线指向机构不同构型的特点,完成了双反射面偏置天线指向机构的构型设计;其次通过有限元方法对指向机构进行动力学分析并针对双轴连杆、锁紧释放装置等关键部件进行理论分析与结构优化;最终根据设计方案完成了指向机构原理样机的研制并进行振动试验与振动试验后双轴夹角精度的测量。试验结果表明压紧状态下指向机构一阶基频达到103 Hz,振动试验后双轴夹角精度为21″,满足指向机构设计要求,结构设计合理可行。     

雷达天线和天文望远镜指向误差修正的数学模型――拟里兹广义插值

利用软件修正误差来提高望远镜和天线指向精度,除了高精度的误差测量以外,具关键环节在于如何建立误差修正的数学模型。本文提出了一种新的建立数学模型的方法——拟甲兹广义插值方法,用以处理已测的误差数据,分析和实例表明这一方法精度高,效果良好。     

大射电望远镜AB轴机构指点运动与误差分析

提出了用公法线长度和正交误差两个参数描述实际AB轴机构主要误差的方法,引入6套坐标系的连续变换,导出了包含公法线长度和正交误差在内的实际AB轴的运动方程。按照这一运动方程,可使有误差的AB轴机构仍指向期望的目标点。通过算例分析了产生指点误差的主要参数,为研制高精度AB轴机构奠定了理论基础。     

星载天线指向机构指向精度及速度稳定度的测量

以星载天线指向机构为研究对象,分析了以往测量方法的不足,提出了一种非接触式测量方法,解决了传统测量方法中部分机构指向精度和速度稳定度测量困难的问题,为星载机构精度测量添加了一种新的测量手段,同时以某一星载天线指向机构为例进行了实测和数据分析,结果表明该方法简单有效。     

三轴标定转台的指向误差建模与仿真分析

为提高盾构导向测量系统的标定精度,探讨了影响其标定设备三轴转台指向精度的因素。基于多体系统理论,结合该转台的结构和运动特点,描述了系统的拓扑结构,建立了三轴转台指向误差的数学模型。在此基础上,通过仿真,详细分析比较了各误差项对转台指向精度的影响,为三轴转台的精度设计、误差分配以及误差补偿奠定了基础。     

编队卫星INSAR系统中天线指向误差对天线方向图的影响

在编队卫星INSAR系统中,为了实现干涉测量,参与干涉的合成孔径雷达的天线波束必须能同时覆盖同一照射区,实现空间同步.但由于各种干扰力矩的作用,天线指向会产生误差.分析了卫星姿态误差引起的天线指向偏离和由此带来的有效天线方向图的改变,对系统性能的分析提供理论依据.     

Determination of the scheme of precision grinding compensation on the radome

The radome, which is often used to house airborne scanning radar antennas, causes a large boresight error and boresight error slope of the radar antenna. One way to decrease the boresight error induced by the radome is to modify its geometric thickness. Determining the grinding scheme from the boresight error performance is the most important problem to be solved. A typical inverse problem about electromagnetic fields is solving the precise grinding compensation area and allowance according to the antenna aperture distribution and the radome’s boresight error performance, which could hardly be solved by a purely mathematical method. An effective approach combining theoretical analysis and mathematical calculations with experimental measurement is presented in this paper to determine the grinding area and allowance for compensating the boresight error performance of the radome. By comparing the calculated and measured data of the boresight error and the boresight error slope before and after grinding, it is shown that this method is simple and practical and can be used for many kinds of radomes.     

大气临边观测中视轴临边指向精度的在轨补偿

为提高大气臭氧观测中的临边大气反演精度,克服臭氧探测仪在轨热变形和卫星姿态误差对临边指向精度的影响,建立了在轨视轴临边指向的精度补偿方法。通过分析低星等恒星的能量和观测时机,设计合适的恒星观测窗口和积分时间;采用平板玻璃获取星点像的弥散斑,用阈值距心法计算恒星像在像面上的位置;然后根据卫星轨道和探测仪的几何结构,设计临边指向精度的在轨补偿方法并分析了补偿后的临边指向精度。地面对星观测实验的结果表明:采用恒星定位补偿法,可使星点像的定位误差小于1.83″,当前视轴的指向误差控制在±3.08″以内;在编码器的位置重复精度为±2.47″的条件下,使临边观测光轴位置上的扫描镜定位误差控制在±3.95″以内,臭氧探测仪临边指向精度达到±7.9″以上,完全满足反演所需的指向精度优于±12.4″的要求。     

车载经纬仪的静态指向误差补偿

为了降低载车平台变形对经纬仪静态测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现移动站弹道测量,分析了平台变形对光电经纬仪静态测角误差影响的基本原理,利用固定在方位轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致的经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,并计算其测量坐标系的变化量。建立了平台中心变形角的底部轮廓图,经过有限的平台变形采样,存入计算机,在计算机中以方位、俯仰角为输入变量建立二维查找表,通过插值计算全方位角和全俯仰角的平台变形量,进行事后补偿。实验结果表明,该方法能够有效地补偿因平台变形而带来最大为142″的测角误差,使方位测角精度提高44″,俯仰测量精度提高8.5″。该方法为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

极轨卫星天线安装误差补偿

为提高卫星天线跟踪的精度,应尽量减小天线在安装过程中的误差.分析了天线在安装过程中可能产生的各种误差,并在此基础上得出了包含误差补偿的控制计算模型.通过对太阳的跟踪实验,计算出了各种安装误差值,将其补偿到控制软件中.实验结果表明可以获得较好的效果,提高了卫星天线的跟踪精度.     

共形承载天线封装过程中几何缺陷的反演

共形承载天线(Conformal load-bearing antenna structure,CLAS)将微带天线和防护结构封装为一体,是一种可安装于飞行器外蒙皮的新型天线结构。针对封装过程中防护罩体内存在空腔、气泡等制造缺陷,根据透射理论和射线追踪-表面积分方法,提出一种由天线远场特性反演缺陷几何特征的方法。推导出远场到罩体透射系数以及透射系数到罩体材料厚度的两个反演公式,两者结合可实现由测量远场到罩体缺陷几何特征的反演,并进一步推广至多层罩体。通过一个12.5 GHz的4单元共形承载天线进行数值仿真试验,仿真结果表明反演模型理论精度高,有效性好。基于该算例,对所提出的反演模型进行误差分析,分析结果表明当远场测量精度满足幅度误差小于0.45 d B,相位误差小于±5°时,反演结果的误差小于10%,该精度完全可以满足工程使用的精度要求。     

抛物面索网天线的最佳型面设计方法

在太空无重力工作环境下,星载索网天线反射面由张紧的网格平面拼合而成。为尽可能降低天线索网型面的原理误差,提出一种新的索网型面生成方法。方法要求抛物面索网天线型面在天线光学口径面上的投影为正三角形网格,索网反射面的型面结点均取在与理想抛物面同轴且等焦距的某映射抛物面上,投影正三角形的边长由天线反射面的焦距及型面设计的原理误差要求确定,映射抛物面的具体位置由投影正三角的边长及反射面的焦距确定。以空间任意三角形与抛物面之间的轴向方均根误差计算公式的推导为基础,讨论在天线光学口径面上投影面积为定值的空间三角形与抛物面之间轴向方均根误差取得极小值的条件,得出抛物面索网天线型面在天线光学口径面上投影为正三角形网格时原理误差最小的结论。索网型面设计的算例结果表明所提方法有效、实用。     

火炮随机激励对天线指向精度的影响

针对安装于炮座上,处于恶劣振动环境下的天线座结构研制问题,运用ANSYS有限元分析软件的随机振动谱分析工具,以天线座安装基面上实测的振动功率谱密度为激励,建立有限元动力分析模型,得出该结构系统的随机振动响应统计值;对位移响应谱作近似时域化处理及互相关分析,计算了随机振动对天线指向精度的影响。     

模块化雷达天线阵面平面度误差分析及软件开发

一种基于DAU模块积木化拼装结构的新体制相控阵雷达,其天线阵面大小取决于DAU的数量和拼装形式。为了确保天线低副瓣指标,需要对由DAU拼装形成的天线阵面进行平面度误差分析,并寻求基本拼装单元DAU结构要素与阵面平面度误差之间的联系。在此基础上,通过合理建模和拼装定位公差分析,开发出可信的并与实际阵面比对过的参数化天线阵面平面度误差分析软件。