SKA天线样机详细设计方案顺利通过国际评审

<正>经过一年的不懈努力和精心设计,2016年年底,中国电子科技集团公司第五十四研究所提交的平方公里阵列射电望远镜项目(SKA)天线详细设计方案成功通过评审,即将转入样机加工阶段。这意味着五十四所将在SKA的核心设备研发中发挥引领作用,也标志着中国在天线领域的技术水平得到了国     

基于BM3D去噪算法在天文图像中的应用

针对平方公里阵列射电望远镜(SKA)观测到的射电天文图像在各种因素的影响下存在不同程度的噪声问题,本文提出将3维块匹配滤波算法应用在SKA图像去噪上,结合空域思想和转换变换的方法来提高图像质量。实验结果表明,经过BM3D算法去噪图像的峰值信噪比平均达41.180 9 dB,去噪效果明显;去噪后的天文图像的结构相似度相比非局部均值算法提升了15.25%,比中值滤波提高了近一倍;图像特征相似度均在0.9以上,其细节特征保留更好,视觉效果更加明显。     

平方公里阵天线新技术综述

天线是射电望远镜系统关键组成部分, 其性能对于望远镜的观测能力有着决定性的影响.数十年来, 射电望远镜天线技术不断发展, 在有效接收面积、观测带宽和视场等各个方面取得了巨大进步,并推动了新的科学发现.文章对射电天文领域出现的多项先进的天线技术, 包括整体成型面板、相控阵馈源、超宽带单波束馈源和孔径阵列等进行了详细的介绍.作为国际上正在积极推进的平方公里阵(Square Kilometre Array, SKA)的关键技术, 这些技术已经取得了重要突破, 其他领域的天线也可有所借鉴.     

SKA天线副反射面缝隙影响分析

面板缝隙会引起天线增益的下降和噪声温度的提高,对追求极致灵敏度的射电望远镜而言,其影响不可忽略。针对国际大科学工程平方公里阵(SKA)的核心设备——15 m双偏置格里高利天线,结合具体的结构设计和制造工艺,对副反射面缝隙的影响进行分析。通过电磁分析指导结构设计,有效抑制了面板缝隙对天线灵敏度的影响,保证了SKA天线的性能。     

聚焦"宇宙之眼"--贵州大窝凼FAST项目

神秘的宇宙，广阔而浩瀚，引起人类无穷的探索渴望，巨型的射电天文望远镜就是人类观测宇宙的眼睛，受到国际社会的高度关注。1993年，包括中国在内的10个国家的天文学家联合发起了“建设国际-平方公里阵（SKA）射电天文望远镜计划倡议”，此后，中国提出了500米球面射电望远镜（FAST）建设的创新设计规划方案，竞争国际SKA项目，历经9年的时间，我国已完成了FAST设计和所有关键技术的预研究，并通过了中科院专家的验收。该项目在贵州大窝凼建设，预计投资6.8亿元人民币，用6年时间建成，该项目建成后，将成为全球最大的单口径球面射电天文望远镜。[编者按]     

SKA用低频高效率整流电源的研制

平方公里阵列天文望远镜(Square Kilometer Array,SKA)是我国作为正式成员参加第二个国际大科学工程的项目。为了保证SKA系统中天线的信号检测精度,要求其供电电源采用工频工作方式。SKA天线要求供电电源的工作频率为50 Hz,交流输入为240 V,输出为4.5 V和80 A,对高效、低纹波以及高功率因数电源的研制提出了极大的挑战。采用隔离式低频数字驱动全波同步整流方式有效降低了整流损耗,提高了整机效率。设计了无源功率因数补偿电路提高了输入功率因数,同时利用晶闸管调压技术结合单片机控制实现了输出电压闭环调节。最后研制了一台工作频率为50 Hz,输出为4.5 V/80 A,整机效率为80.4%,输出电压纹波为137 mV,功率因数为0.937的样机,达到SKA天线用电源的供电要求。     

五百米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计

相控阵天线作为射电望远镜的馈源时可以扩大射电望远镜的视场, 提高天空扫描速度和系统灵敏度.分析了相控阵馈源的阵列排布形式、阵列规模、阵元间距等参数对灵敏度的影响, 并给出了设计一般相控阵馈源的基本方法.针对五百米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)的系统要求设计了一种工作在L波段的宽带双极化微带偶极子相控阵馈源.相控阵系统采用制冷放大器时所设计的馈源满足FAST系统性能指标.加工并测试了单个阵元的结果, 与采用HFSS软件仿真的结果相当吻合, 验证了所设计馈源的可行性.     

大口径射电望远镜相位阵馈源关键技术研究

馈源作为射电天文望远镜的关键部件，其性能至关重要。面向新疆奇台QTT 110 m射电望远镜和上海天马65 m射电望远镜相位阵馈源设计需求，本研究团队开展了抗射频干扰的高温超导滤波器、宽带Vivaldi天线阵列和低噪声GaAs MMIC芯片电路的研究工作。这些新型馈源技术、方案可为我国大口径射电望远镜的设计提供有效的理论与实验基础。     

SKA射电望远镜天线结构建模与系统仿真分析

以SKA射电望远镜设计过程中的结构仿真分析为背景,对大型反射面天线结构的有限元建模及其运行环境载荷等效简化进行了讨论,考察了重力、风力载荷、非均匀温度场等多方面因素对天线结构的综合作用,并分析了上述影响下天线结构的面形精度和孔径效率。结果显示,重力变形是主要影响因素。涉及的建模与分析思路对大型天线结构设计和仿真分析具有一定的指导意义。     

基于SKA1-low的数字波束形成技术

为配合我国参与平方公里射电阵( SKA)项目,深入理解数字波束形成条件下的射电干涉观测和相应数据处理算法,提出了基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成和基于分数阶时延滤波器数字波束形成两个技术算法,前者使用互相关法求解相移量来提高波束指向精度,后者是传统算法与射电观测理论的有效结合。首先,详细介绍了算法的理论推导并分析了它们的优缺点;然后,通过仿真实验验证了这两个算法的正确性,仿真结果表明基于多相滤波器组信道化数字移相波束形成算法相比传统算法具有一定的优越性;最后,分析了不同阶数时延滤波器对波束形成的影响并得出了相应结论。这些仿真结果及结论可为从事SKA项目的科研人员提供参考。     

天基低频卫星射电望远镜阵列及其Sub-30MHz空间无线电环境监测探讨

射电天文是目前研究多种天文现象及其物理过程以及寻找地外生命等科学目标的重要手段,射电望远镜则是射电天文研究的眼睛和耳朵。地球表面拥挤的无线电频谱和严重的无线电干扰使得地面射电天文望远镜的建设和发展受到极大的限制。近年,越来越多的目光聚焦于在地外空间建设Sub-30MHz射电望远镜,以避开电离层内的电磁干扰获取纯净射电天文信号。基于空间卫星平台的低频射电望远镜阵列是其中一个备受关注的研究方向。本文在相关文献和近年Sub-30MHz无线电电磁环境监测工作的基础上,对天基低频卫星射电望远镜阵列及其Sub-30MHz无线电环境监测进行探讨。     

贵州无管局 赴阿射电望远镜项目测试小组完成任务回国

本刊讯2012年6月4日,贵州省无线电管理局(以下简称"贵州无管局")赴阿根廷执行中阿合作40米射电望远镜(CART)项目选址电磁环境测试工作小组圆满完成选址电磁环境测试任务,平安回国。     

数字阵列收发组件FPGA远程配置的研究与实现

数字阵列雷达(DAR)正成为相控阵雷达的一个重要发展方向,数字阵列收发组件(DAM)是其核心。针对数字阵列雷达DAM模块数量众多,通常与阵列天线集成安装在舱外导致调试困难的实际情况,给出了一种数字阵列收发组件现场可编程门阵列(FPGA)远程配置的设计方法,利用Flash存储配置数据、CPLD产生配置时序和通信接口、复用系统通信光纤,较好地解决了DAM模块远程调试的难题,动态重构技术的应用极大地提高了系统的试验效率,在某数字阵列雷达演示验证项目中得到成功应用,取得了良好的效果。     

一种贴片天线阵列的测量北大核心CSCD

阵列接收机是将其前端阵列天线放置于射电望远镜焦平面处，结合后级波束合成网络以形成多个连续波束，用以同时观测一片连续天区、实现更大视场覆盖的接收机技术。本文理论设计了工作在1.25 GHz的十六阵元矩形排布贴片天线阵列，并在该贴片天线阵列样机的基础上进行了实验室测试。在等幅激励、30°设计扫描角度配相下，实测的阵列主波束增益为14.03dBi、扫描角度约为35°。测量结果显示该贴片天线阵列满足设计指标，相关工作对阵列天线的模拟波束合成及扫描性能验证也具备较好的指导意义。     

中国将建世界最大射电望远镜

中国将新建一台大型射电望远镜,来“接听”外星生命信号.该射电望远镜将建于新疆奇台县石河子,超越2016年完工的世界上最大单碟500米光圈球面射电望远镜（FAST）.     

自适应、自学习、自整定和自组织系统

0212045大射电望远镜馈源轨迹跟踪自适应控制〔刊〕/苏玉鑫//控制理论与应用.-2002,19(1).-121～124(K) 针对大射电望远镜悬索馈源为一非线性慢时变多变量耦合的系统特点,提出用多变量极点配置自校正     

FAST极端电磁静默环境下超宽带射频信号监测技术

500 m口径球面射电望远镜(Five-Hundred-Meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)坐落于贵州黔南的大窝凼,是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,被誉为"中国天眼"。由于来自宇宙天体的射电信号非常微弱,因此FAST对电磁环境的要求极其严格,5 km核心区内需要极端电磁静默。随着FAST科学地位和作用日益为人熟知,该地区已成为我国重要的天文科教基地和热门景点。     

共形阵列天线MUSIC算法性能分析

该文在建立了三维共形天线阵列流形的数学模型基础上,将经典高分辨波达方向(DOA)估计方法多重信号分类(MUSIC)算法移植到共形阵列天线中;详细分析推导了MUSIC算法在共形阵列天线 (锥面阵列、柱面阵列、球面阵列)中的估计方差、克拉美-罗界(CRB);通过计算机仿真试验对比MUSIC算法在面阵(均匀线阵、均匀圆阵)与共形阵列中的性能函数以及估计方差,给出了MUSIC 算法在不同阵列形式中DOA估计性能的评估与比较,仿真结果显示MUSIC算法在不同阵列形式中的估计性能均随阵元个数以及信噪比的增加而变好,验证了理论分析的正确性。     

大张角波纹喇叭的优化设计

针对平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)天线对高灵敏度的需求,利用基于旋转体时域有限差分法(BOR-FDTD)和自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)的波纹喇叭优化设计技术,提出了以灵敏度为目标的大张角波纹喇叭优化设计方法。分别以天线口径效率和灵敏度为优化目标对工作于4.6~8.51 GHz的大张角波纹喇叭进行优化设计。计算结果表明,以灵敏度为优化目标所设计的波纹喇叭综合性能更优,其交叉极化和反射损耗均优于-20 d B,用于SKA天线的口径效率在85.1%以上,灵敏度优于7.68 m~2/K。     

一种阵列天线的去耦合技术应用北大核心CSCD

相控阵接收机是将小型阵列天线放置在射电望远镜焦平面位置，通过波束合成器瞬时形成多个交叠波束、实现连续视场覆盖的信号接收技术。作为阵列天线的一种，相控阵接收机前端的天线阵列由于各阵元排列紧密，阵元之间的电磁耦合在所难免。本文利用常规互阻抗法对四阵元微带天线阵列进行耦合效应分析，通过各端口开路电压及阻抗矩阵求解耦合电压，借此调整波束合成网络以实现阵列的去耦合功能。通过去耦前后的实测方向图比对，可以看到阵列的主波束方向、旁瓣电平及对称性都有了一定的改善，以此验证了该解耦技术的可行性。