大型射电望远镜面形精度的宽带微波全息测量方法研究

发布时间：2023-05-21 19:09

　　面形精度测量是射电望远镜建造与运行的关键技术之一,随着天线口径越来越大,微波全息测量已成为大型射电望远镜面形精度测量的常用方式。然而,基于同步卫星的窄带微波全息测量在大型射电望远镜任意姿态面形精度测量方面还存在不足,为此,本文提出一种基于射电源的宽带微波全息测量方法,开展大型射电望远镜任意姿态面形精度测量方法研究。本文以40m射电望远镜为主测天线、50m射电望远镜为参考天线、射电源为信号源,构建面形精度宽带微波全息测量系统。通过分析测量系统信噪比,对比分析传统的望远镜面形扫描方式、窄带微波传播路径时延计算和全息数据处理算法,研究宽带全息测量系统的扫描方式,使其扫描时均经过射电望远镜口径中心、对准射电源,并提出宽带全息测量路径时延计算及数据处理算法的总体思路。论文在路径时延算法方面,设计了宽带微波传播路径时延及时延率的绝对时延标定算法和分数时延估计算法,解决因射电源相对地球转动导致路径时延存在缓慢变化的问题。在数据处理算法方面,通过频域补零互相关、互相关相位谱数据处理能力评估算法,形成宽带信号分段分解计算法及时延与相位差综合等组合算法,解决宽带微波全息数据处理困难且复杂的问题。在实验方面...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 射电望远镜面形精度测量方法研究现状
        1.2.1 经典测量法研究现状
        1.2.2 现代测量法研究现状
        1.2.3 研究现状分析
        1.2.4 微波全息测量发展趋势
    1.3 主要研究内容
第2章 宽带微波全息测量系统优化与关键算法设计
    2.1 天线面形精度测量需求分析
    2.2 宽带微波全息测量原理
        2.2.1 测量几何分析
        2.2.2 天线远场辐射与反射面形变关系
    2.3 测量系统优化
        2.3.1 测量系统组成
        2.3.2 传统天线扫描流程
        2.3.3 被测天线扫描流程优化
        2.3.4 关键参数确定
    2.4 关键算法设计
        2.4.1 路径时延与时延率算法设计
        2.4.2 全息数据处理算法设计
    2.5 本章小结
第3章 天线路径时延及时延率计算方法研究
    3.1 天线基线矢量
        3.1.1 站坐标变换
        3.1.2 两天线的基线矢量
    3.2 路径时延的绝对标定
        3.2.1 天线指向矢量
        3.2.2 路径时延
    3.3 路径时延微分算法
    3.4 本章小结
第4章 微波全息测量数据处理方法研究
    4.1 频域补零法
    4.2 互相关相位法原理
        4.2.1 基于互相关函数的时延估计
        4.2.2 基于相位谱的时差估计
    4.3 数据处理仿真
        4.3.1 宽带信号生成
        4.3.2 互相关法解时延
        4.3.3 相位谱解分数时延
        4.3.4 频域分段处理
    4.4 互相关相位法误差理论分析
    4.5 网格数据校准与二维傅里叶变换
    4.6 本章小结
第五章 宽带微波全息测量实验
    5.1 全息测量纲要编制
    5.2 测量流程
        5.2.1 硬件系统搭建
        5.2.2 全息测量纲要加载
        5.2.3 全息数据记录
        5.2.4 天线状态日志
    5.3 数据处理与结果分析
        5.3.1 数据处理
        5.3.2 测量误差分析
    5.4 本章小结
第六章 总结展望
致谢
参考文献
作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
    发表的学术论文及专利
    参加的科研项目及竞赛



本文编号：3821283