FAST访客电子设备电磁干扰分析

500 m口径球面射电望远镜具有很高的灵敏度,容易受周边电子设备的电磁干扰。如果干扰超过望远镜的干扰保护门限,导致望远镜观测性能下降。通过在微波暗室内测试平板电脑、数码相机和手机的电磁辐射强度,在台址测试望远镜至综合楼、电子实验室及观景平台之间的传播损耗,评估访客所携带平板电脑等电子设备对望远镜造成的干扰情况。分析结果显示,所选样品设备对望远镜存在不同程度的干扰。这些工作为望远镜运行后的台站电磁干扰管理提供了重要依据。     

特定电磁环境下“北斗一号”系统与GPS组合接收机天线的设计与评估

针对“北斗一号”（“BD-1”）系统与GPS系统组合接收机在特定电磁环境下的需求,设计了一种组合接收机天线。该组合天线融合了四臂螺旋天线（FHA）与GPS微带天线的特点,并考虑了天线的空间结构。设计的组合天线具有良好的电磁兼容性,仿真结果表明该天线对于接收“北斗”和GPS信号都具有较好的圆极化轴比和增益方向图。研制的组合天线在微波暗室测试中和实际使用中都取得了较好结果。     

太阳和月球射电辐射对40m天线数据接收影响分析

利用标准射电源和标准噪声源,对宁静太阳和月球射电辐射的噪声温度进行了测量,估计它们对40m天线接收绕月卫星信号的影响,结论是:(1)40m天线指向偏离太阳超过2°时,能够满足正常数据接收要求;(2)40m天线指向月球时,系统接收的噪声温度增加值为87.1K, 此时系统的总噪声温度能够满足正常数据接收要求.     

大型射电望远镜主反射面调整方法研究

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.     

FAST30m模型L-波段馈源的设计、制作和性能测试

叙述了FAST（500m口径球面射电望远镜）30m模型L-波段馈源的设计、制作和性能测试过程。馈源的设计仿真使用了HFSS软件，并选用纸板或塑料板和铝箔胶带，通过手工操作完成馈源制作。馈源的性能通过测试表明满足FAST30m模型天文观测的需要。文中采用的HFSS软件仿真及手工制作馈源的方式不失为形式简单的馈源的模型制作的一种快速、经济和有效的方法。这种方法对相近的工作有一定的参考价值。     

新疆天文台南山26米天线全息法测量系统

南山25 m射电望远镜经过一年多的升级改造现已全面完成,主反射面直径增加至26 m,为保证Q波段(30~50 GHz)接收机的工作效率,望远镜的表面精度需达到较高的水平,微波全息法可对天线面形进行精确测量和调整,是望远镜面形首次和定期精调的首选,基于新南山26 m天线建立了一套全息法测量系统。整个系统包括参考天线、接收机、相关机、传输链路、时频参考、扫描控制和全息法处理软件等几部分,采用带通采样技术直接采集中频信号,减少了基带信号转换环节;采用高性能外部本振并利用氢钟输出的参考信号进行锁相,达到了极高的相位稳定度。目前整个系统已通过测试并取得了初步的测量结果,经处理分析,该系统工作正常,已达到应用要求。     

基于最大熵方法月球表面亮温度数据处理模拟

由天线成像原理可知,通过密云50 m天线、“嫦娥一号”卫星(CE-1)和“嫦娥二号”卫星(CE-2)所搭载微波探测仪获取的月球亮温度图是微波天线方向图与真实亮温度图的卷积,所以想清晰准确地还原亮温度图,就必须采取反卷积方法.在处理过程中引入最大熵方法,选择基于Bonavito提出的直接迭代法求解方式,并论证了其作为反卷积方法的可行性,通过一系列的模拟仿真验证其反卷积的有效性.仿真结果理想,对后期处理真实数据(密云50 m天线观测数据,微波探测仪观测数据)打下坚实的基础.     

40m天线面板调试与精度分析

总结了40m天线面板安装调试及检测的过程，分析了反映望远镜面板指标的吨性能检测结果。结果表明天线面板精度优于原设计要求。     

射电阵列天线和接收机性能综合测试方法

首先回顾了在现场射电望远镜天线性能的Y系数测量方法,指出如略加改进并利用射电望远镜自身接收机作测试接收机,则即能测出天线性能,又能测出接收机性能,详尽描述了这种改进方法。测量方法是模拟接收机输入端分别连接到50Ω终端、噪声源及天线输出端,且天线分别指向冷空和太阳。由测量方法得出4个传输方程,进而导出模拟接收机系统噪声温度、天线噪声温度、模拟接收机增益及天线增益与测试数据紧密联系的表达式。以一个射电望远镜测试数据为依据,算出相应系统参数并与设计指标要求进行了比对。小结中列出这种方法的优点,同时也讨论了现场测量天线增益的方向图法。     

嫦娥四号低频射电频谱仪降低背景噪声方法的研究

嫦娥四号着陆器将搭载低频射电频谱仪在月球背面进行低频射电天文观测,低频射电频谱仪的观测波段为0.1~40 MHz。根据着陆器在中国空间技术研究院的微波暗室进行的电磁兼容性试验结果,着陆器平台在该频段内自身存在非常强的噪声,其强度甚至淹没大部分来自太阳爆发的信号,难以探测有效信号,实现预期的科学目标。通过模拟仿真分析谱减法、维纳滤波及自适应滤波3种方法对着陆器噪声消除的效果,从而选择更为有效的噪声消除方法,为低频射电频谱仪在轨探测任务的数据处理提供依据。     

高精度天线指向控制算法的研究

随着射电天文的发展,大口径天线的角分辨率越来越高,对天线指向精度的要求高达1″量级。由于天线伺服驱动力矩的脉动造成低频谐振,传统PI(D)调节器难以满足更高指向跟踪的需求。结合射电望远镜的工况、伺服控制目的及控制器设计原则,采用一种基于线性自抗扰控制算法,并应用于某天线位置环仿真。分析结果表明,该算法不仅有良好的动态性能和控制精度,而且有较强的鲁棒性。     

FAST照明口径分析

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)在观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能.照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性能起决定作用.为了望远镜潜在的...     

TM65m射电望远镜L、S、C、X频段天线性能测量

报告了上海天马65 m射电望远镜(简称TM65m)4个低频(L、S、C、X)段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测试情况.首先介绍了射电天文接收系统的关键指标,接着对测试方法进行了论述,并对误差进行了评估.最后给出了TM65m上4个低频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的测试情况,测试结果表明:在C和X波段,副面位置固定时,在高低俯仰角上效率和灵敏度下降剧烈,当启动副面(随动)模型后,在全仰角范围内,效率可以控制到60%以上.系统噪声温度与副面模型无关,在4个波段中C波段的灵敏度和系统噪声温度最佳.     

模糊控制器在25米天线副面调节中的应用

以新疆天文台南山25 m天线改造计划为背景,为达到通过副反射面补偿方法提高天线整体电性能以及自动换馈的目的,详细研究了基于模糊控制器的天线副反射面调节系统。以六自由度并联平台伺服系统为被控对象,运用Simulink仿真软件对模糊控制器进行了在无噪声阶跃输入、有噪声阶跃输入、无噪声弦波输入和有噪声弦波输入条件下的系统仿真,并进行了详细的误差分析,得到了性能最优的系统模型参数,同时得到了在模糊控制器作用下的副反射面调节系统的基本运行性能参数:在弦波信号作用下系统响应误差小于等于0.09 mm,在阶跃信号作用下系统稳态误差为0.001 1 mm,且调节时间约为0.3 s。实验结果表明基于模糊控制器的控制系统整体性能良好,能快速、稳定、准确地完成副反射面调节任务,进而提高天线的整体电性能,满足天文观测和深空探测对数据准确性和系统可靠性的要求,具有一定的应用价值。     

潜在的500MHz雷达网及其应用

随着曲靖500 MHz非相干散射雷达的初步建成并投入使用,利用其开展雷达天文学的研究成为可能。基于雷达方程,假定曲靖雷达发射信号,分析了现有昆明40 m天线、密云50 m天线和贵州500 m射电望远镜作为接收器接收回波信号,构建潜在雷达网进行天文测量的能力,报道了探测空间碎片的初步成果,探讨了我国开展地基雷达观测近地小行星的设想。最后呼吁我国开展地基雷达和VLBI联合进行太阳系天体探测,开拓深空领域。     

TM65 m射电望远镜副面位姿建模

大型射电望远镜在观测过程中,随着俯仰角度的变化,副面支撑、背架、主反射面等都有不同程度的变形,这将导致天线效率在高低俯仰角上明显下降,天马65 m射电望远镜副面系统的安装可以用来补偿副面支撑和主面的重力变形,在不同的俯仰角度上,副面位姿的调整可以提高天线的效率和指向性能.通过在X波段和Ku波段研究副面位姿变化对天线效率的影响,用射电法建立了随俯仰角度变化的副面位姿随动调整模型和指向补偿模型.此外还测试了副面随动与固定对天线效率的影响,结果表明副面随动模型可以有效改善65 m望远镜在高低俯仰角上的效率,使得在整个俯仰角范围内,X波段的接受效率均达到60%以上.     

天马13m射电望远镜高精度指向模型的建立

天马13 m射电望远镜是专为空间大地测量的新一代甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)天线,即VGOS(VLBI Global Observing System)系统。VGOS观测将从调度、相关、观测策略到分析各方面改变甚长基线干涉测量。与传统测地观测相比,VGOS观测将数据精度提高1～2个数量级。天马13 m射电望远镜安装了3～15 GHz宽频制冷接收机,一般要求天线指向偏差小于最高频率波束宽度的1/10。为满足高精度指向要求,详细介绍了建立指向的方法和天线控制扫描策略,给出了系统误差修正模型的完全表达式,明确了指向修正模型中的参数意义。基于该天线指向扫描的实测数据,实测评估了望远镜的指向精度。采用最小二乘法对覆盖全天区的数据样本进行拟合,得到天马13 m射电望远镜指向模型,并加载到天线伺服控制系统进行验证,得到了优于10″的盲指误差。     

1—3微米红外天文光度计的性能测试

本文给出对北京师范大学、云南天文台和华北光电所共同研制的1-3微米红外光度计在实验室条件下仪器系统的分光响应函数、稳定性、线性度和噪声特性的测试手段及结果。实验表明该仪器系统在J、H、K波带分光响应函数与标准系统相近,其余性能可以满足天文实测及对红外整机的技术要求。     

射电天线口面温度定标

介绍一种天线口面温度定标的方法,当用这个方法对目标源进行温度定标时,由于定标源讯号和目标源讯号均由天线口面同路输入,因此波导和微波器件的传输损耗在定标的过程中被自动消除,因而这种温度定标方法能大大地提高观测资料的精度。目前天线口面温度定标方法除了在射电天和微波天线测量中应用外,还广泛应用于雷达和无线电技术测量及微波遥感控制等。     

10m口径射电望远镜天线计算机远程控制系统

本文从当前天文观测所受自然环境的影响入手 ,提出远程控制观测是解决目前观测所遇到的困扰的好方法 ,并介绍了中科院云南天文台太阳射电组的 1 0m口径抛物面天线的计算机远程控制系统。本文着重讨论了远程控制的实施方案 ,包括天线当前的性能测试、如何安全地做到远程通信、前端控制 (即现场控制 )等问题 ,把TCP/IP协议族原理和Client/Server原理与模糊逻辑控制思想相结合 ,对 1 0m口径天线实施自动控制 ,并开发了用于现场控制、远程控制的网络控制软件。