摘要：大口径射电望远镜天线易受到外部阵风等扰动、系统不确定及难以实现高指向精度的问题,为实现系统的高性能指标,提出了基于回路成形和扰动/不确定观测补偿(DUEA)的思想的方法。首先,使用混合灵敏度H;设计方法对标称模型设计主控制器来实现对输入信号的最优跟踪;然后,针对影响系统输出的外部扰动以及系统不确定部分,基于等效输入扰动(EID)策略,使用广义扩张状态观测器(GESO)对其进行等效观测和补偿。仿真验证结果表明:在系统存在参数不确定以及输入扰动时,使用提出的H_(∞)-GESO控制器的性能指标分散度为单独使用混合灵敏度H;控制器的指标分散度的66.7%及以下,天线控制性能得到了明显提升。

摘要：为明确输入光纤及其定位误差对光纤离轴抛物面反射准直器出射光准直特性的影响,采用光线追迹法,针对不同光纤的实测输出,进行仿真研究。结果表明,同样的准直器参数下,输入光纤纤径越粗,对旋转定位误差越敏感,输入光纤纤径越细,对位移定位误差越敏感。相同的反射焦距下,大离轴角、短母焦距准直器下出射光束指向更稳定;小离轴角、长母焦距准直器下出射光束的角度能量分布更稳定。研究结果为高精度法布里-珀罗定标源等角度能量分布敏感光学系统中的准直器参数设计和光机结构稳定性要求提供了参考。

摘要：微波功率测量是射电天文强度校准的关键环节,本文针对微波功率测量,设计了一种基于Arduino的微波功率测量系统。该系统以Arduino UNO和AD8318对数检波器为核心,设计并编写了Arduino UNO的程序,实现了微波功率测量,并通过串口输出至PC端。通过搭建微波功率计测量系统,使用信号发生器产生5个频率下10个输出功率的测试信号,进行功率测量,实验结果显示功率测量系统能保持±1dBm的误差范围。还使用了2点法校准在5个频率下对系统做了校准,实验结果显示不同工作频率下测得的斜率和截距会有略微的差别。可通过系统本论文相关的分析研究可为射电天文接收机的功率测量提供参考,尤其对强度校准具备很好的指导作用。

摘要：阵列接收机是将其前端阵列天线放置于射电望远镜焦平面处,结合后级波束合成网络以形成多个连续波束,用以同时观测一片连续天区、实现更大视场覆盖的接收机技术。本文理论设计了工作在1.25 GHz的十六阵元矩形排布贴片天线阵列,并在该贴片天线阵列样机的基础上进行了实验室测试。在等幅激励、30°设计扫描角度配相下,实测的阵列主波束增益为14.03 dBi、扫描角度约为35°。测量结果显示该贴片天线阵列满足设计指标,相关工作对阵列天线的模拟波束合成及扫描性能验证也具备较好的指导意义。

摘要：针对Jacobi迭代的海量计算问题,设计了大规模并行计算算法。通过非阻塞通信函数替代阻塞通信函数、采用虚拟进程拓扑方式改进数据的区块划分,并利用高性能集群系统多计算节点协同处理对Jacobi并行迭代进行了尝试。实现了基于MPI的C语言串行与并行算法,利用Taurus HPC分别对串行、并行,单节点、多节点并行算法进行了系统测试。测试结果表明,进程间数据通信效率是影响并行程序性能的重要因素;跨多节点执行对于海量计算任务可显著提高计算速度;合理的数据区块划分有利于处理器的任务调度,可有效提高Jacobi并行迭代算法的执行效率。

摘要：相控阵馈源(PAF)可以同时形成多个波束,有效扩大视场,提高扫描速度,是下一代射电望远镜的关键技术之一。波束形成网络是相控阵馈源的重要组成部分。为了使相控阵馈源的仿真结果误差更小,有必要把相控阵馈源和波束形成网络放在一起进行场路联合仿真。和有源相控阵相比,无源相控阵波束形成网络具有价格低廉、易于设计的优点。文中采用COMSOLMultiphysics多物理场仿真软件对巴特勒矩阵波束形成网络的原型设计进行仿真,相比于传统的电磁仿真软件,能极大减少建模和仿真时间,减小场路联合仿真的复杂性,更快地对相控阵馈源进行性能评估。

摘要：射电天文是通过接收和处理无线电波研究宇宙天体的一门学科,微波接收机是射电天文观测的核心接收设备。结合中国科学院新疆天文台南山25 m射电望远镜现有K波段制冷接收机及未来Q波段毫米波观测的需求,提出一种K波段常温接收机研制方法,该接收机射频工作频率22~24.2 GHz,经混频最终输出3.95~6.15 GHz的中频信号,主要用于在K波段开展强度校准方法实践及大气不透明度测量。最终采用冷热负载法测试K波段常温接收机噪声温度为402.2 K(理论计算为410.6 K),标准噪声源为166.3 K,满足设计需求。结合斩波轮校准机械结构,K波段接收机已经具备开展强度校准及大气不透明度测试功能,相关工作为南山25 m射电望远镜未来Q波段毫米波观测做技术预研。

摘要：基于天线轨道不平度对望远镜指向的影响机理,测量并分析采用整体焊接轨道技术后的乌鲁木齐南山26 m射电望远镜(NanShan Radio Telescope,NSRT)天线轨道误差的分布情况及对指向的影响,从而对指向模型进行修正.采用移动最小二乘法(Moving Least-Squares,MLS)将测得的天线轨道高度差拟合成一个闭合的轨道高度分布曲线,确定因轨道不平度影响的天线方位轴偏差,对比实测天线座架变形的方位轴偏差,发现二者具有较强的相关性.考虑到天线座架重力变形的偏差包含南北向和东西向偏差,建立新的指向偏差模型进行校正.最后通过对已知校准射电源进行扫描测量,将指向偏差数据进行拟合.结果表明:新建的指向修正模型能够抑制已知指向模型偏差中的正弦分量,从而说明所建模型很好地反映了天线的指向偏差并对偏差具有一定修正作用.

摘要：射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波器件的小型化导致噪声注入模式不易实现,加之注入模式可能引入噪声,因此BTL (Bell Telephone Laboratory)最早提出使用斩波轮技术进行毫米波校准,就是在馈源口面交替放置或者移除常温黑体进行校准;之后BIMA (Berkeley Illinois Maryland Association Array)又提出使用常温、热负载进行校准; ALMA (Atacama Large Millimeter Array)对单、双负载校准方式的精度进行计算后,认为双温度负载校准方式有潜力实现1%的校准精度,并最终设计出机械臂式双温度负载校准机构;此后, GBT (Green Bank Telescope) 4 mm波段制冷接收机设计出旋转盘式双温度校准机构; OSO (Onsala Space Observatory)最新研制的3 mm波段制冷接收机设计出波束切换式双温度校准机构.中国科学院新疆天文台QTT(Qi Tai Telescope)项目的启动推动了毫米波接收机研制进程,为提高毫米波强度校准精度,相关的技术预研已经开始.

摘要：针对新疆奇台110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai Radio Telescope,QTT)台址电磁环境监测系统,开发监测及数据处理软件,实现电磁环境自动化监测与高效数据处理,具有重要的工程意义。依据电磁环境监测系统的需求,分析了软件开发的主要功能及关键技术,设计了基于HDF5数据格式的数据存储流程,采用多仪器并行控制及多线程并行处理技术,基于Microsoft Visual Studio开发平台,实现自动化电磁环境监测与高效数据处理软件的开发,并应用于110 m射电望远镜台址电磁环境监测系统。