用CST软件仿真替代部分卫星RM测试的可行性研究Word格式文档下载.docx

1、Keywords:HJ1A/1Bsatellites;CSTMWS;RMtestl引言在卫星天线分系统研制过程中,多采用全尺寸辐射模型星（RM星）EJ测试的方式对初样电性设计结果进行试验验证.该项测试在天线分系统的研制过程中起到了非常重要的作用.但是,由于RM测试具有试验周期长,试验成本高,获取数据量有限等缺点,随着型号研制任务的增多,已不允许对每颗卫星天线分系统设计进行RM测试.在这样的条件下,各种电磁场仿真软件应运而生.环境减灾一1A,1BE采用了CST-MWS软件.CSTMWS软件是目前唯一一种采用全波分析方法进行电大尺寸问题分析的仿真软件,它采用时域有限积分法l4,能对100个波长以内

2、的电磁场问题进行全波分析求解.通过CST-MWS软件分析是否能够取代部分RM测试的工作,起到设计验证的作用,同时节约研制成本,缩短研制周期,足亟待回答的问题.本文通过将分析结果与测试结果进行对比的方式回答以上问题.2论证过程设计2.1流程设计论证过程分两大部分:收稿日期:20090725;修回Et期:20090925基金项目:国家重大科技专项工程作者简介:杨小勇（1975）,男,高级工程师,目前从事卫星天线设计Z-作.第1期杨小勇等:用CST软件仿真替代部分卫星RM测试的可行性研究831）软件仿真分析,包括单元天线仿真和星体仿真;2）对仿真模型进行验证测试,包括单元天线方向图测试和星体方向图测

3、试.其中星体方向图的仿真与测试包括增益方向图和轴比方向图.2.2模型的选择验证模型选择了某卫星全向天线,该天线为S频段背射双线螺旋天线.单元天线及星体仿真模型如图13所示.图1天线仿真模型Fig.1Antennasimulationmodel图2卫星仿真模型Fig.2Simulationmodelofsatellite该卫星采用的是我国东方红三号卫星平台,卫星突出于星体的设备很多,全向天线的电磁边界复杂.为确保验证的有效性,以上模型均完全按照真实设计结果进行建模.由于天线为半球覆盖波束,星体安装面的另一面对天线辐射特性的影响可以忽略,所以在最终计算模型中将另一半星体截掉,不影响分析结果.卫星仿

4、真模型图中一y方向为=0.,+Z方向为一90.星体测试模型直接选用了该卫星的完整结构进行,星体表面设备完整.2.3测试验证设计单元天线的测试在半开口暗室进行,测试采用圆极化天线照明,直接得到天线单元的圆极化方向图.星体方向图的测试选择在紧缩场进行l7,该测试场经过各方验收,专门用于卫星条件下天线系统性能的测试工作.测试通过对两个正交线极化分量测试结果进行线一圆变换,得到需要的覆盖增益特性及轴比特性.3单元天线增益仿真与测试对比确保单元天线的仿真分析精度是星体仿真分析的前提和基础.单元天线增益测试结果与仿真结果比较如图4所示,由图可知其一致性很好,满足星体仿真条件.1O.2.j3o127030-

5、20i10j10图4单元仿真与测试（圆极化）（_厂一2220MHz）Fig.4Testresultandanalysisresultforunit（J一2220MHz）4星体条件下增益仿真与测试对比图3星体简化模型Fig.3Simplifiedm.de1.fpredigestedsatellite图512分别为每间隔22?5.不同子午面的增84航天器工程19卷益方向图测试与分析结果,其中左侧为测试结果,右侧为仿真分析结果.1oJ20J30120180,210,150|f201,.1,60,二/60图5十一O.面测试结果与仿真结果对比Fig.5Testresultandanalysisresul

6、tofgainfor一O.plane90一l/E.图6一22.5.面测试结果与仿真结果对比Fig.6Testresultandanalysisresultofgainfor一22.5.plane270300,6o一图7一45.面测试结果与仿真结果对比Fig.7Testresultandanalysisresultofgainfor一45.plane,.如.竹0o0用CST软件仿真替代部分卫星RM测试的可行性研究85120,一一-60:枣1l.?一/彩一/5.图8ee=67.5.面测试结果与仿真结果对比Fig.8Testresultandanalysisresultofgainfor一67.5.

7、plane-7,硒一一,:.一:/.图9夺一90.面测试结果与仿真结果对比Fig.9Testresultandanalysisresultofgainfor一9O.planel1g0一一一一.60.240,.一一3H/:,二一一.7/Ph2g3/s.图10一112.5.面测试结果与仿真结果对比Fig.10Testresultandanalysisresultofgainfor一112.5.plane竹0竹加佃0仲佃O竹竹O,.,佃0仲佃0用CST软件仿真替代部分卫星RM测试的可行性研究8715要丑lO暴5O8060_4o-20o204060800/（.）图14一112.5.面轴比特性仿真与测试

8、比较Fig.14TestresultandanalysisresultofARfor一112.5.planel5兽二1o固8o-60-40-20020406080图15十一135.面轴比特性仿真与测试比较Fig.15TestresultandanalysisresultofARfor135.plane萼辑回8（）-6/）-20o204o608（图16夺一157.5.面轴比特性仿真与测试比较Fig.16TestresultandanalysisresultofARfor（b一157.5.plane工具广泛应用于宽波束天线的星体覆盖特性的仿真分析,对于提高航天器天线研制水平,节约研制成本,进一步缩

9、短研制周期,具有重要意义.丑108（）一60-40-20020406080图17一180.面轴比特性仿真与测试比较Fig.17TestresultandanalysisresultofARfor一180.plane困80604o一20o20406080图18一202.5.面轴比特性仿真与测试比较Fig.18TestresultandanalysisresultofARfor一202.5.plane鲁囤8060-4020（120406080图19一225.面轴比特性仿真与测试比较Fig.19TestresultandanalysisresultofARfor225.plane88航天器工程19卷

10、围-80-6U-200204U6080图20一247.5.面轴比特性仿真与测试比较Fig.20TestresultandanalysisresultofARfor一247.5.plane参考文献（References）1谭维炽,胡金刚.航天器系统工程EM.北京:中国科学技术出版社,2009E2余勇.环境卫星大解密EJ.环境,2008,10E3张敏.CST微波工作室用户全书EM.成都:电子科技大学出版社,20044WeilandT.TimedomainelectromagneticfieldcomputationwithfinitedifferencemethodsInternationaljo

11、urnalofnumericalmodelingelectronicnetworks,devicesandfieldsJ.1996,9:295319I-5叶云裳.航天器天线EM.北京:中国科学技术出版社,2007E6毛乃宏,俱新德.天线测量手册z.北京:国防工业出版社,19877张晓平.天线航天器紧缩场测试技术研究J.航天器环境工程,2006,23（6）（编辑:朱丽）医匦美国空军成功发射军用通信卫星WGS-3据中国航天科技信息网2009年12月7日报道,美国空军l2月5日使用联合发射联盟的德尔它一4火箭成功发射了一颗新一代军用通信卫星宽带全球卫星通信一3（WGS一3）.此次发射的WGS一3价值

12、3亿美元,重6t,由波音公司建造.WGS卫星为美国军队提供高容量通信.它们将增强并最终替代国防卫星通信系统（DSCS）卫星,后者在过去20年是美国国防部卫星通信的主力.一颗WGS卫星所能提供的容量与整个DSCS星座相当,它提供话音,数据与指挥服务的速率将是DSCS的10倍.美国空军的ORS-1卫星准备2010年发射据航空周刊2009年12月8日报道,古德里奇公司和ATK公司正开始制造一种独一无二的侦察卫星,该卫星将在2010年底之前发射,满足军队领导层监视伊拉克和阿富汗战争的迫切需求.这颗被称为作战及时响应型太空一1（ORS一1）的卫星,需要为空中收集器提供新层次的电一光和红外侦察,收集器包括:无人机系统,高海拔飞机和情报卫星.ORS一1卫星的重要优势在于它的快速发射,从授权建造到发射不超过24个月的时间,而且它还可以监视伊朗等用飞机无法监视的地方.ORS一1还将用于支持阿富汗和伊拉克的军事行动,同时支持巴基斯坦的反恐行动.舯m5Op/丑暴