HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测小卫星星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,目前已在轨运行。其SAR 系统采用网状反射面天线和集中式功率放大器,且具有星上在轨内定标的功能。该文详细介绍了HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标模式和算法,给出内定标器的设计和实现原理,并对SAR 系统在轨工作内定标数据进行分析。      

HJ-1-C 卫星合成孔径雷达载荷的设计与实现

HJ-1-C 是我国环境与灾害监测小卫星2+1星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,工作于S 波段,具有5 m 分辨率。SAR 载荷采用网状反射面天线和大功率放大器方案,具有重量轻、效率高的特点,适合于小卫星平台。目前HJ-1-C 卫星已在轨运行,获得我国首批S 波段星载SAR 图像,图像质量高,地物信息丰富,表明SAR 载荷的设计合理,试验和测试充分。HJ-1-C 卫星将为我国减灾和环境应用发展做出贡献。该文将对HJ-1-C卫星SAR 载荷的设计和研制进行全面介绍,包括其主要功能和技术指标,各部分的设计,以及研制、测试和试验工程,最后给出其在轨获得的图像。      

基于极化有源定标器的高分三号SAR在轨测试分析

高分三号（GF-3）是我国第一部全极化星载合成孔径雷达,也是世界上最为先进的全极化星载合成孔径雷达之一,在轨测试和定标是其定量化和全极化应用的前提,卫星发射后,开展了为期三个月的在轨测试和定标.本文提出了一种新型全极化有源定标器设计方案,利用研制的新型全极化有源定标器获取的在轨测试数据,分析了SAR（Synthetic Aperture Radar）天线方向图、SAR发射脉冲特性以及SAR发射天线极化隔离度等指标,分析结果表明,高分三号SAR具有良好的性能指标.根据全极化成像结果对极化有源定标器指标进行了验证,验证结果表明,有源定标器可以提供不同的散射矩阵且具有良好的点目标特性和极化隔离度指标.     

基于整网估计的星间链路天线相位中心偏差在轨特性研究

星间链路(ISL)是我国北斗三号克服区域布站、实现高精度服务的关键,其天线相位中心偏差(PCO)在设备出厂时会依据质量、设计姿态进行地面标定,但在卫星发射、入轨及在轨阶段,燃料消耗、天线展开姿态等均会引起卫星质量与姿态的变化,这将导致在轨的PCO与地面标定值不一致 ,该变化量会作为误差引入到测量值,进而影响卫星轨道确定精度。因此,该文研究了在轨卫星的星间链路天线相位中心偏差标定方法,联合星间、星地观测,建立了基于整网估计的星间链路天线相位中心偏差在轨估计方法,并利用两周的实测数据进行对北斗三号所有中轨卫星(MEO)进行验证,同时结合卫星生产商、轨道面进行在轨特性的详细分析,最后验证了其对轨道确定精度的影响。结果表明,该文方法可有效估计在轨卫星星间链路天线相位中心偏差,并发现,卫星在轨后大部分卫星的星间链路天线相位中心偏差基本与地面一致,但C36, C37, C41, C42卫星在Z方向与地面标定值存在15 cm左右的偏差,C25, C26, C43, C44在Y轴上存在符号相反的现象,且数值上有10 cm左右的偏差,C25, C26卫星在Z方向上存在近30 cm的偏差,正确标定在轨卫星星间链路天线相位中心偏差后,相比地面标定产品,轨道精度可提升15%。     

星载SAR天线方向图在轨测量技术发展现状与趋势

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)天线方向图不确定性是影响SAR 辐射精度的主要误差源,天线方向图在轨测量技术是星载SAR 定标的关键技术之一。该文综述了星载SAR 天线方向图在轨测量技术发展历程,分析了技术发展趋势,并对现有的在轨测量技术进行了分析比较,将为星载SAR 天线方向图在轨测试方案的设计提供重要参考。      

考虑枕效应的网状可展开天线电性能预测

提出了一种预测网状可展开天线电性能的数值计算方法.针对网状可展开天线采用三角形拼合的这一特点,首先从结构力学出发确定天线枕效应变形,然后采用巴斯卡图插值进行面片网格划分,给出了网格划分准则,其次通过最佳吻合抛物面确定最优馈源的位置和指向,最后考虑丝网的电磁漏射对网状天线进行电性能预测.通过仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.     

环境一号C 星构架反射器展开驱动部件优化设计

该文针对环境一号C 星构架反射器展开驱动部件易出现疲劳、破坏等问题,开展了面向可靠性的驱动部件优化设计。基于驱动部件失效模式及其影响分析(FMEA),获得导致部件失效的主要失效形式为关键弹簧零件(扭簧和涡卷弹簧)的应力松弛和冲击破坏失效。对失效模式下扭簧和涡卷弹簧原型进行了特性测试、可靠度分析,提出可行的可靠性增长措施,并进行优化设计。对比优化前后的弹簧可见,优化可靠且有效。研究对该类可展开天线反射器的设计分析具有重要的参考价值。      

星载可展开网状天线网面材料介绍

网状天线以其重量轻、折收体积小等特点在星载大型可展开天线的研制方面得到了越来越广泛的应用。用于网面材料的特种金属丝网布是制作网状天线的关键基础材料之一。本文针对星载可展开天线在结构功能、电气性能、空间环境、地面生产与测试过程等方面，对网面材料的各种性能要求进行了系统的研究分析，并在此基础上探讨了网面织物的编织结构与生产工艺途径。     

微型星敏热控设计及仿真

为了保证应用平台在轨任务期间的星敏感器正常工作,需要对其进行热设计。结合微型星敏感器组件的空间环境外热流、安装布局以及工作模式等条件,在热分析优化的流程上考虑了光机热等多种因素影响,设计了微型星敏感器组件的热控方案。该热控方案提出采用主动电加热以及遮光罩与星敏本体均温化的设计思路,解决了微型星敏感器组件在轨期间的空间热环境复杂、温度控制要求高、散热途径受限于安装结构等问题,保障了微型星敏感器组件有效、可靠的工作。建立了I-DEAS /TMG 有限元分析模型,开展了高、低温工况下的星敏感器组件的热控仿真,分析了星敏感器组件的温度分布以及均匀性等仿真结果,最后进行了地面试验,验证了热控方案的正确性,满足星敏感器组件热设计要求。文中工作可为后续在轨平台的微型星敏热设计提供参考。     

绕月SAR天线热控设计

合成孔径雷达(SAR)天线是遥感卫星的重要载荷之一,面对月球轨道舱外天线复杂的外热流环境,结合轨道特点,对天线开展了详细的外热流分析,解析了月球环境的热设计难点,进行了针对性的热控设计,解决了极地轨道下天线在一个很大的外热流和极小的外热流间不断循环的问题。 采用 TMG 软件对天线进行了热仿真分析,并利用热模拟件进行了热平衡试验。 分析和试验结果表明,天线各单机温度满足指标要求。 本文适用于平板 SAR 天线,对有源 SAR 天线的热控设计具有一定的借鉴意义。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

HJ-1-C 卫星SAR 全功率辐射试验的设计及实现

该文面向HJ-1-C SAR 全功率辐射试验设计,阐述了SAR 大功率集中发射所带来的新问题,从保证雷达接收通路的安全性出发,提出全功率辐射试验的接收通道漏过功率测试的必要性,给出构成雷达系统收发通道闭环测试的方法。试验结果表明,所提出的HJ-1-C SAR 系统全功率辐射试验的方案合理可行,试验达到了预期的效果。      

环境一号C 卫星系统总体设计及其在轨验证

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测预报小卫星星座的一颗合成孔径雷达卫星,与光学卫星HJ-1-A/B 共同完成环境与自然灾害监测。该文介绍了中国第1 颗民用SAR 卫星的系统总体及载荷的设计特点,研究了卫星平台部分的数传、姿态控制、供配电和热控分系统对SAR 载荷的支持能力以及相互之间的匹配关系,同时,给出了卫星在轨测试验证的相应结果。      

星载SAR相控阵天线一体化热设计

介绍了星载相控阵天线一体化热设计的方法,利用不同的仿真软件分析了天线热分布、结构变形等情况,通过建立热变形对天线电性能影响的仿真模型,验证热设计是否能满足电性能要求,并以电性能最优为目标实现最优的热设计。最后,针对星载SAR天线产品验证文中设计方法的工程可实现性。     

固态发射机热设计与飞行验证

大功率高热流密度固态发射机是环境一号C 卫星有效载荷中的关键设备,对整星的热设计影响很大。固态发射机热设计的目的,是满足固态发射机的温度需要,从而确保固态发射机的安全可靠工作。该文论述了环境一号C 卫星固态发射机热控设计及解决的关键问题。飞行遥测结果表明,固态发射机热控设计正确、方案合理,很好地满足了固态发射机的温度要求。      

某星载SAR天线阵面的游离设计与验证

星载SAR在轨展开后天线阵面平面度影响其电性能,其中,热变形是影响阵面平面度的一个重要因素。基于某卫星大口径、长时间工作、高精度天线系统的结构设计要求,提出了天线阵面的游离设计,运用数值仿真方法分析游离设计安装时热变形对天线阵面平面度的影响,并进一步采用非接触式双相机摄影测量系统开展热变形试验。结果表明,天线阵面热变形仿真与试验数据的一致性较好,采用游离设计可有效降低天线阵面的热变形,满足卫星天线系统的结构设计要求。