分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 该设计的目的是实现氢原子钟的数字温度控制。基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温（包括氢钟内炉和外炉）的恒温控制系统，温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制系统，脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM）输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时，实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度，证明了数字电路对氢钟控温的可行性。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 中国古代天象记录是世界上独一无二的天文观测数据宝库，具有十分重要的科学价值。近年来，随着天文观测与理论的快速发展，对历史超新星、太阳活动周期等问题的研究有了许多新的进展。但古代天象记录的整理工作还停留在上世纪八十年代末的水平，在信息利用方面存在检索不便、文献不全、缺乏相应分析等问题，已难以满足天文研究工作的需要。基于面向文档数据库、全文检索、语法分析、Web等技术，设计开发了中国古代天象记录数据库，实现了对古代天象记录中各类科学和文史信息的数字化存储与检索。这一基础平台的建设和研发为中国古代天象记录更好地为全世界天文学家服务，促进对古代天象记录的校勘、证认、利用等多学科交叉研究打下了基础。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-10-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 为降低氢脉泽由C场不均匀导致的跃迁频率相对变化率，提出了三段螺线管和四组线圈两种C场组件设计。利用轴线上磁场的高阶展式计算了L=0.05-0.5的三段螺线管构造匀强磁场时的安匝比以及螺线管间距，并选择L=0.2-0.45的三段螺线管进行了磁场的有限元分析，给出了不同宽度的三段螺线管磁场非均匀度分布。其中L=0.45的三段螺线管在储存泡区域的最大非均匀度为0.105%，相应的跃迁频率相对变化率为1.0210-13 。采用相同的方法计算了四组线圈以及五组线圈构造匀强磁场时线圈间的安匝比和间距，并对线圈内的磁场进行了有限元仿真，给出了非均匀度分布，四组线圈式C场筒内磁场在储存泡区域的非均匀度最大值为0.066%，相应的跃迁频率相对变化率为6.4210-14
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-04-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 使用全球导航卫星系统（GNSS）进行电离层总电子密度（TEC）反演时，单站相对于多站观测网是一种灵活简便的方法。基于人工神经网络，本文提出了一种准实时单站电离层TEC反演的方法。在这种方法中，上一个时段的硬件偏差被作为初值并随着观测值调整，同时电离层TEC也被准实时地反演。为了对这种方法进行详细的评估，通过位于中国的单站，四天磁静日的TEC被分别采用提出的方法与经典的最小二乘球谐函数法反演，其中硬件偏差和TEC的参考值通过附近的多站网得到。在另一个测试中，通过位于欧洲的单站，一次电离层暴事件及前后平静日的TEC也被分别通过上述方法反演。在磁静日，估计的硬件偏差在整体上相对于最小二乘球谐函数法更接近于参考值，反演的TEC也更接近于参考值。电离层暴时，两种方法反演的TEC也具有很好的一致性，神经网络法估计的硬件偏差与磁静日的硬件偏差更接近。结果表明，提出的神经网络法相比最小二乘球谐函数法具有较高的精度。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： W波段接收机系统能有效接收多条射电天文观测重要分子谱线信息，对于天文观测和科学研究有重要意义。W波段正交模耦合器（Ortho-mode Transducer）作为接收机系统实现极化分离的关键器件，其性能对接收机整体性能有重要影响。本文介绍了一款基于Boifot结构的W波段宽带正交模耦合器，并介绍了OMT的工作原理和设计流程。仿真结果表明，在70-116GHz频带内，OMT相对带宽达到49.4%，回波损耗优于-18.7dB，交叉极化优于-55.8dB，端口隔离度优于-54dB。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-04-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 星载氢原子钟具有频率稳定度高、频率漂移率低的优点，在卫星导航定位和频率计量中得到了广泛应用。星载氢原子钟的腔泡系统用于实现氢原子的量子跃迁及其信号采集，原子跃迁信号幅度直接决定了系统信噪比，进而影响整机性能指标，所以腔泡系统是星载氢原子钟的核心组件。目前,星载氢原子钟腔泡系统主要采用直螺线管来产生原子跃迁所需的C场。由于星载氢原子钟物理部分的结构限制，直螺线管的磁场均匀度有进一步提高的空间。探讨使用多段线圈代替直螺线管用于产生C场的可行性。首先对多段线圈产生的磁场进行理论分析计算，同时使用ANSYS电磁场仿真软件对多段线圈的各项参数进行仿真和优化，包括各段长度、段数、间距以及匝数、内径和总长度等。然后优选磁场均匀度较好的线圈配置参数，可将C场的非均匀度由直螺线管约10%降低到多段线圈约1%。根据仿真优化结果建立了试验九段线圈，对比测试了原子跃迁信号增益，同时结合电路部分进行了闭环测试，对频率稳定度指标进行了对比。实验结果表明,原子跃迁信号可有效提升，阿伦方差在中短稳(1S-1000S)能表现更好。此项工作为星载氢原子钟整机性能指标的进一步提升打下了基础。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-01-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 氢原子钟作为一种精密的授时守时仪器，在科学研究与工程应用中发挥着重要作用，但目前我国原子钟还存在设备故障、可靠性差等问题。为了简化技术人员排查流程、提升维修效率，文章提出了一种采用机器学习方法，将氢钟历史运行数据作为训练样本，结合DBSCAN及人工神经网络算法得到氢钟诊断模型，从而大幅简化故障排查过程的方法。实验中将训练好的模型部署到嵌入式设备上，并把实时预判结果给技术人员作为参考，证实了这种方法的可行性及有效性。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-05-27 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 本文提出了一种非等高电离层薄壳模型，并基于该模型开发了新的全球定位系统硬件偏差和电离层电子密度解算算法。在本模型中，首先利用国际参考电离层模型提供的电子密度剖面数据进行计算得到薄壳高度，然后一方面利用计算得到的薄壳高度对电离层高度变化规律进行了分析；另一方面用计算得到的薄壳高度代替以往使用的常数电离层壳高度，得到非等高电离层薄壳模型。分别基于等高模型和非等高模型对2014年的日本全球导航系统观测网的硬件偏差和电离层总电子含量进行计算，并对计算结果进行统计分析，发现由不同模型计算得到的硬件偏差的平均标准差相差大约2%；由不同模型反演得到的总电子含量大约相差0.5 TECU；由日本全球导航系统观测网观测数据反演得到的总电子含量和国际参考电离层模型相差可达10 TECU；由非等高模型得到的总电子含量和国际参考电离层模型更加接近。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-04-03 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 在全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）中，定位精度是一个重要的性能指标；准确的定位误差模型有利于理解系统的工作模式，同时也为进一步提高系统性能提供指导。当卫星的测距误差满足相互独立和方差均一的条件时，定位误差等于测距误差标准差乘以几何精度因子。然而实际应用中，由于不同卫星信号的传播路径的不同，测距误差的统计特征难以相同。尤其当有卫星信号受到多径干扰与电离层闪烁影响时，不同卫星间的测距误差会有显著的差异。本文介绍了一种利用奇异值分解方法建立的非均一测距误差的定位误差理论模型；利用北京站与香港站的实测数据，对受到多径效应与电离层闪烁影响的定位误差进行分析。结果表明其统计特性与非均一方差的定位误差模型给出的结果一致，验证了模型的正确性和有效性。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-03-25 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件，其性能对接收机的 灵敏度和噪声有着至关重要的影响。本文采用 OMMIC 公司 70nm GaAs mHEMT 工艺研究 和设计了一款工作频率为 2-18GHz 的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片，芯片面积为 2 mm×1mm。放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构，常温在片测试结果显示， 全频带增益大于 28dB，噪声温度平均值为 93K，直流功耗 150mW，无条件稳定。该放大器 芯片覆盖了射电天文 S、C、X、Ku 四个传统观测波段，适用于厘米波段超宽带接收前端和 毫米波段超宽带中频放大模块。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 菲索型光干涉望远镜得到高分辨率成像的关键是需要消除各子镜之间相位平移误差。宽光谱条纹对比度检测法是一种检测相位平移误差的有效办法。基于物理光学基本原理，论证了平移误差与系统点扩展函数的关系，进而仿真了共相远场条纹像，分析了共相检测与控制过程和数据预处理的方法，提出了加权对比度的算法和共相维持的方法，最终得到了共相远场像，并与仿真结果进行了对比。结果表明，实验与仿真的共相远场像能量分布形态以及数值都比较接近，该方法可以实现对子镜之间相位平移误差的检测与控制。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 研究了存在灾难性测光红移误差时重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations , BAO)和弱引力透镜(Weak Lensing, WL)的互补效应，以及灾难性测光红移误差对限制暗能量状态方程参数的影响。针对类大口径全天巡视望远镜(Large Synoptic Survey Telescope , LSST)的巡天项目，建构了在z-zph面左上角(UL)和右下角(BR)局域性分布的灾难性测光红移误差模型，并分别针对左上角和右下角的灾难性测光红移，利用费舍尔矩阵(Fisher Matrix)分别估计它们对重子声波振荡、弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜(BAO+WL)限制暗能量状态方程参数的影响。若拟合模型没有包括实际存在的灾难性测光红移误差，则左上角和右下角的灾难性测光红移造成的偏差并非总是同号的。重子声波振荡受灾难性测光红移误差的影响最小，对于总比例为F, = 0. 02的灾难性测光红移，最大的影响也只是左上角和右下角两部分对、。造成的偏差，相对偏差约为30%。但在对弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜的影响上，通常都有几倍的偏差，因此灾难性测光红移误差的影响不可忽略。另外，关于弱引力镜对w0的限制，左上角和右下角造成的偏差大小几乎相等，但符号相反，从而导致总体影响反而变得很小。当拟合模型包括灾难性测光红移误差在内后，虽然测光红移误差分布模型多了45个自由度，但在同样大小的训练集的情况下，重子声波振荡和弱引力透镜的互补效应仍然很强。在此条件下，暗能量状态方程参数的误差并没有太大的增加。特别是重子声波振荡的限制结果增加量少于1%。弱引力透镜对w0和wa的限制误差分别增加了14%左右(UL+BR)和6%左右(UL+BR)，而联合重子声波振荡+弱引力透镜对w0和wa的限制误差都只增加5%左右(UL+BR)}
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-11 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 时域脉冲机制雷达广泛应用于地球探测、月球与深空探测等领域，研究雷达的探测深度有利于分析目标是否在雷达探测范围内。传统的计算方法大多基于经典雷达传输方程，在实际计算时，需要对地下介质结构以及介质特性做先验性假设，进而给出理论的穿透深度。为了克服传统计算探测深度方法的局限性，给出了一种新的计算方法，该方法不需要对探测介质做先验假设，直接从雷达实测数据出发，通过计算雷达数据间的相关性，给出雷达的探测深度。给出了两种具体的计算方法，一种为结合子波形式，另一种是利用道相关形式。分别对两种方法进行了介绍，并通过仿真验证了两种方法在计算雷达穿透深度时的有效性，同时分析了两种计算方法存在的局限性，该研究为后期处理时域脉冲雷达穿透深度问题提供了解决方法。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 圆顶的自动化控制对提高观测数据质量和减轻观测人员工作量具有重要意义。针对云南天文台1.2m望远镜的圆顶特殊结构—两个半球向两侧平移打开、胶轮摩擦驱动旋转，采用嵌入式控制板现场控制、有线以太网远程通讯的架构，研制了圆顶自动化控制系统，嵌入式控制板采用运行Linux系统的FL2440，圆顶位置检测采用8个霍尔探头、3个磁钢相结合的方式，达到了巧。的位置分辨率，列出较详细的控制指令集。经过两个月的试运行，结果表明:系统安全、稳定、可靠，满足日常观测的需求。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 空间碎片的持续增加已严重威胁人类航天活动的安全。为了规避空间碎片对在轨航天器的威胁，需要通过观测获取空间碎片与航天器的位置等信息进行碰撞预警，为航天器采取规避措施提供参考。地基光电望远镜在高轨空间碎片观测方面有绝对优势，根据探测信噪比公式，计算望远镜最小可探测空间碎片的尺寸，并通过观测实验对尺寸计算公式进行验证，分析设备探测能力的影响因素，对两种观测模式下设备探测地球静止轨道空间碎片的能力进行分析，得到口径和曝光时间对探测能力影响的定量关系，可以为观测空间碎片设备建设等提供参考。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 月基低频天线是近年来射电天文技术领域的研究热点之一。由于地球电离层的屏蔽，频率在30 MHz以下的电波在地面上难以有效观测。月球表面尤其是月球背面被证实是进行低频射电天文观测的绝佳地点。通过对国内外月基低频天线研究现状的调研，阐述了月基低频天线相较地基低频天线在低频射电观测上的优势，介绍了月基低频天线国内外研究的现状，详细论述了国家天文台月球与深空探测重点实验室的交又偶极子阵列天线设计方案。利用电磁仿真软件HFSS对该阵列天线进行了建模和仿真，给出了仿真结果。仿真结果表明，交又偶极子阵列天线具有较高的增益，方向性较好，具有分辨来波方向的能力。最后介绍了月基低频天线的关键技术，为了满足航天器有效载荷小型化、轻量化、可折叠的设计要求，给出了交又偶极子阵列天线单元的一种卷尺型设计方式。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 太阳上合期间，太阳风严重影响深空通信链路，严重时可能导致通信链路中断。论述了信道与太阳之间的距离是决定太阳风对深空通信信道影响的主要因素，并分析了太阳风对信道影响的具体特征。最后，以中国的火星探测任务为背景，从理论上分析可行的抵抗太阳风影响的通信信道改善策略。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-03-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 本文给出了在连续式旋转波片调制模式下的傅里叶分析的推导过程和解调公式,并利用理论偏振轮廓对公式的准确性进行了验证。分别采用了傅里叶分析和解调矩阵两种解调方法定量模拟了在连续式调制模式下波片的初始方位角误差、旋转定位误差以及探测器曝光过程中时间差占比三个因素对测量精度的影响。主要结论是：(1)简单的傅里叶分析不再适用于连续式调制的结果解调。文中给出的新傅里叶分析方法与解调矩阵方法在进行误差分析时，可以得到基本一致的结果。(2)考虑初始方位角误差引起的影响，我们发现对于线偏振信号来说，采用傅里叶分析和解调矩阵可得到非常一致的结果，而对于圆偏振来说，基于解调矩阵的方法得到的结果误差相对较小。但是两种解调方法都反映出初始方位角误差对圆偏振和线偏振产生的影响是一致，且相对误差的大小与偏振信号本身的强弱有关。初始方位角的误差要求在十几角秒量级才能满足结果的相对误差在10-3量级以下。(3)考虑旋转定位误差引起的影响时，我们发现采用傅里叶分析和解调矩阵得到的结果非常接近。两者同时都显示出旋转定位误差对线偏振信号造成的影响更为明显，且相对误差的大小也与信号的强弱有关。当波片的重复定位精度在10''左右时，对10-2量级的弱偏振信号来说，测量误差也能在10-3的量级左右。从这一点上，我们发现连续式调制模式对波片旋转的定位精度要求要明显高于步进式调制模式。(4)两种解调方法的结果均显示，在连续式调制模式下，波片的调制周期与探测器曝光时长的时间差(∆)会造成线偏振信号之间的串扰，即时间差占比(∆/T)对线偏振信号造成的影响比对圆偏振信号的影响更为明显。当∆/T小于1%时，线偏振信号相对误差达到10-3量级。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 卫星激光测距中，为满足不同距离目标的测距要求，需要调整激光光束发散角。通常利用离焦式扩束系统改变两透镜间距离调整发散角会产生离焦像差，影响激光光束质量和系统测距能力。因此，研究离焦像差对激光光束质量和系统测距能力的影响具有重要意义。首先，分析扩束系统对基模高斯光束的变换作用，得到发散角和离焦量的关系。其次，基于基模高斯光束的传播理论，得到离焦像差对光束能量密度空间分布的影响。最后，对于不同距离的卫星，计算存在离焦像差和无离焦像差时激光测距系统接收的回波光子数。仿真结果表明：发散角和离焦量近似服从线性关系，离焦量变化，发散角变化；离焦像差影响光束的能量密度分布，使光斑弥散；对于不同距离的卫星，在不同角放大率下无离焦像差时测距系统接收到的回波光子数约为存在离焦像差时的2倍，可有效提高系统的测距能力。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-05-27 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 望远镜的仪器偏振效应主要由金属镜面的反射偏振效应引起，是当前高精度天文偏振测量主要面临的技术问题。为了能够消除仪器偏振对偏振测量精度的影响，在实验室对金属镀膜材料的偏振特性进行精确而全面测量研究就显得至关重要。本文针对保护铝膜提出一种偏振特性测量方法，该方法使用两种光电调制方式对保护铝膜的Mueller矩阵关键元素进行直接测量，并基于双层膜的结构模型，使用多入射角多波长下的测量数据在不依赖色散模型以及参数假设的情况下反演光学参数。本文方法的反演结果与传统方法得到的结果保持一致，同时本文方法能够对偏振特性进行更好的表征。
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