1.0米射电天线计算机控制程序设计

本文主要介绍利用M24微机对10米射电天线进行控制时,实现对天线位置进行实时计算、位置的定位和调整、自动跟踪等功能的软件设计。     

卫星星座时间同步中星间链路的设计和性能分析

在卫星星座内的时间同步中,为满足时间同步信号的传输要求,需要对星间链路进行分析和设计。对星间链路各参数之间的关系进行了分析,并对低地球轨道(LEO)卫星和中地球轨道(MEO)卫星的星间链路参数和性能分别进行了计算和分析。另外,还对受天线指向误差影响的LEO卫星和MEO卫星的星间链路性能进行了分析。在分析计算的基础上完成了符合要求的星间链路的参数设计。     

天籁实验抛物柱面天线阵结构设计与力学分析

为了满足大面积天区的射电巡天观测,完成对大尺度结构的精确测量和对暗能量的探测,需要设计可安装大量馈源单元的大规模射电干涉阵列天线。抛物柱面的结构形式能较好满足工作需求,对抛物柱面天线阵进行了结构的选型设计。基于有限元方法及有限元分析软件,建立了用于暗能量射电探测的抛物柱面天线阵结构的有限元模型,计算分析了在重力、冰雪和风力等载荷作用时反射面的变形情况。仿真计算分析结果表明:设计的用于暗能量射电探测的天线结构在各种工况下反射面变形量较小,能满足各项设计技术指标要求,从而验证了天线阵结构的合理性、稳定性和可靠性。     

用PCI中断实现射电望远镜跟踪的方法

讨论运用PCI 9054(美国PLX公司生产的接口芯片)作为接口芯片的PCI(Peripheral Component Interconnect)板卡的软硬件设计,以实现天线跟踪的两个时间同步中断。利用标准秒信号中断作为系统时钟同步信号,并同步产生时间间隔为20ms(或40、50ms,可选)的中断信号,来处理天线跟踪指令输出。中断信号通过PCI中断口INTA#接入计算机,在驱动中识别不同的中断信号,并在应用程序响应中断处理后,命令ACU(Antenna Control Unit)机,实现射电天文望远镜的同步跟踪。其控制过程分3部分阐述:硬件设计、驱动程序设计、安装及应用;着重讨论了前两者的设计方法及思路。     

基于数值模拟的射电望远镜台址测风塔位置优选方法研究

射电望远镜天线结构设计和观测任务的正常进行都需要台址风场信息.随着望远镜性能要求的提高,天线结构设计越来越复杂,风载荷对天线观测时造成的指向影响也越发明显,如何在设计时保证结构刚度和强度,在观测时提高有效观测时间,都需要准确的风场数据.由于传统台址测风塔布置方法无法对测风塔拟设点的可靠性做出定量化评估,因此提出一种基于数值模拟优化测风塔位置的方法.数值模拟基于规范参数设置边界条件,与实测数据比较,整体趋势吻合,满足精度需求.对试验台址设置了4个测风塔位置,经分析P2点与天线位置的风速均方根误差值(root-mean-square error, RMSE)最小,测得的数据更能表征天线区域的风场特性.     

明安图射电频谱日像仪天线相位方向图测量与分析

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)是新一代具有高时间、高空间、高频率分辨率的太阳专用射电望远镜,采用综合孔径原理成像,所以幅度和相位是决定最后成图质量的关键因素。天线的相位方向图会影响日像仪输出的幅度和相位,根据日像仪的馈源设计和综合孔径原理,针对明安图射电频谱日像仪天线数目多,且为户外环境,根据天文观测须经常测试天线性能的特点,给出了基于相关结果测量日像仪天线相位方向图的方法,该方法可以直接通过日像仪的相关输出结果高效准确地得到天线的相位方向图。对MUSER-I天线的相位方向图进行了测量和分析,同时分析了天线相位方向图对日像仪成像的影响,为得到高质量的太阳图像提供了参考和保障。     

射电天文台址电子设备电磁辐射评估

射电望远镜具有极高的系统灵敏度,且系统内、系统间及台址内电子设备众多,电磁环境复杂,科学合理地评估台址内电子设备辐射发射对射电天文观测的影响,对系统电磁兼容性设计、无线电管理、屏蔽改造等有重要的指导意义。浅析了射电望远镜系统灵敏度及射电天文领域仪器设备辐射发射相关评估标准;基于射电望远镜系统灵敏度及观测需求,计算了南山25 m射电望远镜馈源口面干扰电平限值,并给出了天线旁瓣增益的计算方法;提出一种基于干扰电平限值、旁瓣增益、干扰测量、路径衰减的电子设备电磁辐射评估方法,并针对南山25 m射电望远镜天线驱动电磁辐射进行了评估,给出了屏蔽需求。     

面向新疆奇台110 m射电望远镜宽带双极化Vivaldi馈源设计

射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测, 但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性. 紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路, 基于此设计了一款宽带双极化 Vivaldi相控阵馈源. 首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析, 然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽. 在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源. 馈源阵列由8×9 Vivaldi天线阵元组成, 该阵列的工作带宽为2-8GHz, 并且能够在E面和H面均实现±$45^\circ$的扫描特性. 最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试, 测试结果与仿真结果具有较好的一致性.     

对数周期偶极子天线的设计、制造和测试

文中所作的主要工作是为云南天文台十米抛物面设计、制造一付好的对数周期偶极子天线（ＬＰＤＡ）作馈源。工作有：（１）设计一对交叉的ＬＰ－ＤＡ；（２）分析ＬＰＤＡ特性；（３）估算抛物面的电特性；（４）讨论线极化向园极化转换的问题；（５）天线测量。ＬＰＤＡ的测量结果比较满意。该天线的方向图、平均输入阻抗、三分贝和十分贝波瓣宽度都在从０．５－１．５ＧＨｚ的频率范围内比较一致和稳定，变化很小。天线理论上的许多成就都是与数子计算机有关的。在文中，我们充分利用了计算机的功能来设计天线，分析天线特性，并从测量所得的所有数据文件中计算天线的参数。所编ＦＯＲＴＲＡＮ程序使这一切工作变得容易。最后，我们还讨论了用功率合成器实现线极化向园极化转换的各种情况     

亚毫米波天线有限元模型参数修正复合优化方法

天线有限元模型与实际天线往往存在结构参数误差和材料参数误差等,使有限元模型不能真实反映实际天线结构在各种载荷下的变形特性.针对亚毫米波天线,提出了亚毫米波天线有限元模型参数修正复合优化方法.该方法包括3步,第1步建立天线参数化有限元模型,并进行参数灵敏度分析;第2步,以第1步中得到的高灵敏度参数为优化变量建立优化函数,以初始模型与假想实际天线变形特性的差值最小为目标进行优化;第3步,基于零阶优化法和一阶优化法对天线有限元模型进行复合优化,使天线有限元模型逐渐逼近实际天线.为验证所提出参数修正优化方法的可行性,针对一台1.2 m亚毫米波天线,将对其进行假想实验获得的变形特性作为优化目标,分别对多个材料参数在不同的载荷工况下进行优化,结果表明天线有限元模型经过参数优化后与假想实际天线一致,证明了所提出的亚毫米波天线有限元模型参数优化修正方法可行,并在重力载荷下对修正优化后的天线模型的变形规律进行分析.这种优化方法可以推广应用到大口径亚毫米波天线的有限元模型修正中.     

守时系统故障实时诊断

对守时系统故障诊断的基本思想作了阐述,重点介绍了基于VB 6.0开发的守时系统故障自检软件,该软件具有可视化、自动化、智能化等特点.采用类似示波器的图形绘制方法,可以实时显示国家授时中心(NTSC)的时间基准实验室中各钟、授时部工作钟和BPL长波授时信号与NTSC主钟(MC)的比对结果的数据曲线,并对守时系统出现的各种故障,代替维护人员完成异常分析、故障诊断和故障定位任务,自动给出实时的诊断结果,为守时系统故障的快速修复提供依据.     

实时控制时钟的几种设计方法

介绍了3种在天文观测中用于实时控制、实时数据采集的时钟设计方法,比较了硬件制作的难易程度。     

BPL时号定时校准原理和方法

为保证BPL长波授时时号(以国家授时中心(NTSC)保持的UTC(NTSC)为基准)的准确度,必须对该时号进行定时校准(确定发射时号与发播工作钟同步时定时校准信号的相位)。阐述了定时校准的原理和方法。与传统罗兰-C系统校准方法不同,该方法选择发射天线电流取样信号基准过零点而非定时控制单元基本定时信号为定时校准点,消除了因锁相控制精度不足引起的误差,提高了时号精度。该方法可以作为罗兰-C授时系统的通用校准方法。     

基于数字锁相环的GPS可驯钟系统研究

介绍了可驯钟系统的基本原理及实现的一般方法,在分析GPS可驯钟一般实现方法的不足的基础上设计了一种全数字锁相环的实现方案,并使用该方法研制了GPS可驯钟系统.实际测量结果表明,使用该方法后本地1 PPS输出稳定度优于常规方法.     

Antennas and flux collectors for CMBR studies

Selected topics in antenna design for Cosmic Microwave Background Radiation measurements are presented. Some general topics in antenna theory are introduced, from the radio wavelength point of view, and used to illustrate some examples of current experiments. The attention is focused on anisotropy measurements, outlining the principal systematic effect to be considered when designing an experiment and some recipes to reduce them.     

超大口径射电望远镜温度场分析

随着天线口径增大、频率升高,日照热对其性能的影响愈发严重.针对待建的新疆110 m大口径全可动射电望远镜,建立其热分析有限元模型,研究天线在夏至日不同太阳时刻的温度场分布特性.结果如下:一天中,主反射面的最高温度可达42.86℃,出现在14时,同时刻撑腿的温度也达到峰值,为41.74℃.背架水平分区温差在5时、18时、19.5时均超过1℃,会对天线指向性能产生较大影响.夜间天线结构温度分布亦不均匀,俯仰结构的温差明显高于其他构件,最大温差为6.42℃,通过数值模拟与试验相结合的方法,证明了构件的壁厚差异是导致结构夜间温差较大的主要原因.     

DSP并行引导方法在氢钟自动调谐系统中的应用

介绍了TMS320VC5402外挂程序存储器的在线编程技术,给出创建系统引导表的具体步骤并在此基础上重点讨论了16位并行引导装载方法,并在以DSP为核心的氢钟自动调谐系统中得以仿真实现。     

一种基于DSP和FPGA的低频时码接收机设计

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的低频时码接收机的硬件组成,描述了该接收机系统实现时间同步的方法,阐述了DSP和FP-GA的软件设计,给出了测试和仿真结果。该设计方案具有精度高、可靠性强、扩展性好等优点。