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风云四号太赫兹遥感全链路仿真及其关键技术研究

风云四号太赫兹遥感全链路仿真及其关键技术研究

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作者：季金佳北京理工大学

学位级别：硕士

去年成功发射风云四号卫星是一件关系到到国计民生的大事,卫星可为天气的分析预报、气候预测、空间环境监测等提供服务。本文中,利用ADS软件建立风云四号毫米波太赫兹探测仪的系统仿真平台,分析空间天线形变等因素导致遥感图像变化的趋... 详细信息

去年成功发射风云四号卫星是一件关系到到国计民生的大事,卫星可为天气的分析预报、气候预测、空间环境监测等提供服务。本文中,利用ADS软件建立风云四号毫米波太赫兹探测仪的系统仿真平台,分析空间天线形变等因素导致遥感图像变化的趋势和量化特征,具体内容如下。首先,介绍本课题来源,说明该项工作的重要意义和必要性。介绍了国内外太赫兹辐射计历史及研究现状。依据风云四号卫星毫米波太赫兹探测仪目前的主要问题,提出本文的工作重点。其次,对星载太赫兹辐射计基本理论和关键问题进行探讨。研究辐射测量过程,为风云四号仿真平台的搭建和其中关键技术问题的研究提供理论依据。再次,对于风云四号卫星毫米波与太赫兹辐射计载荷进行介绍。建立风云四号毫米波太赫兹探测仪的系统仿真平台,获得各路接收机的探测性能,形成完整仿真链路,对于其工作性能进行评估。随后,针对辐射计工作过程中,大型反射面天线极易发生的两种形式形变进行仿真,获得反射面形变对天线方向图的影响。在此基础上,建立天线增益、波束宽度、天线方向图等关键指标与天线接收亮温后成像结果之间的联系,明确方向图的变化对于成像效果的影响。最后,为了对辐射计的工作过程和工作原理有更加深刻的理解,实现软硬件相结合,基于实际工程应用需求,研制的一套W波段辐射测量系统。对于辐射计系统各模块仿真并测试,验证了系统的硬件水平。在此基础上,实现了94GHz系统样机集成,进行了初步性实验,为下一步系统集成与系统调试积累了一定经验。

关键词：风云四号系统仿真天线形变 W波段辐射计

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充气式可缩放可收纳型宽带圆极化柔性天线研究

充气式可缩放可收纳型宽带圆极化柔性天线研究

引用

作者：陈子翀湖南大学

学位级别：硕士

在现代雷达探测、通信互联、导航定位、电子对抗以及遥感遥测遥控等场景中,由于对设备的信息化程度的要求不断提高,系统内部的硬件设备不断积累叠加,这导致车辆、飞机、舰船和航天器等平台的内部空间日益紧张,运行成本不断提高。然而,... 详细信息

在现代雷达探测、通信互联、导航定位、电子对抗以及遥感遥测遥控等场景中,由于对设备的信息化程度的要求不断提高,系统内部的硬件设备不断积累叠加,这导致车辆、飞机、舰船和航天器等平台的内部空间日益紧张,运行成本不断提高。然而,由于受到波长限制以及天线工作频段基本不变的前提约束,采用传统硬质材料制作的天线的小型化程度十分有限,并且不可避免地导致天线辐射特性恶化。因此,研究一种便携灵活、成本降低、带宽拓展、增益较高的新型天线取代现有的大型硬质结构天线势在必行。充气式天线采用柔性材料制作,具备重量轻、易携带、低成本等显著优势,为大型天线的设计和制作提供了新方法和新思路,可以在雷达、通信、导航、对抗以及三遥等多场景中提供有利的支撑。在此背景下,围绕易获得、成本低的柔性材料制作充气式腔体以及辐射结构,本文设计了两种可缩放可收纳的充气式宽带圆极化柔性天线,具备取代传统大型金属硬质结构天线的性能。围绕该主题,论文的主要研究工作和取得的研究成果如下:1.瞄准机动性强且成本降低的天线设计需求,采用PVC柔性塑料薄膜和导电胶带等柔性材料分别制作充气腔体和螺旋状导电辐射体,设计并制作了一种可缩放可收纳的充气式轴向模螺旋天线(Inflatable axial-mode helical antenna,IAMHA)。经过实验测试和对照分析,IAMHA设计被证实具有良好的宽带圆极化辐射特性,具备在卫星导航与定位应用的潜力,达到了天线的重量、体积以及成本极致压缩的效果,实现了灵活便携、成本降低的柔性天线设计的目的。2.针对IAMHA的充放气过程的粗疏性和低效性问题,通过嵌入式原理进行开发以及界面软件设计原理进行编程,设计并实现了一种智能充放气装置。该装置实现了在PC端控制调节IAMHA的充放气进度时间,反馈IAMHA的充放气状态信息以及展示IAMHA的天线性能的功能。3.采用柔性材料包裹传统的窄带、线极化辐射微带天线上方的空气层以构造充气式层叠结构,提出了一种充气式层叠天线(Inflatable stacked antenna,ISA)设计方法。通过加载双端口馈电和调谐枝节以及在微带天线表面引入微扰等设计方法,达到了宽频带、圆极化辐射以及剖面降低的效果。4.针对ISA的上层柔性材料发生的弯曲形变和褶皱形变现象对天线性能产生潜在影响的问题,提出一种过饱和和未饱和的弯曲形变以及一种大规模、大幅度、非均匀的褶皱形变的建模和数值仿真计算方法。

关键词：充气式天线柔性天线宽带圆极化天线智能充放气方法天线形变

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