[發明專利]面向天線指向大型變形拋物面天線面板移動擬合調整方法

有效

• 申請號: 201610073905.0
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105718697B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 王從思;肖嵐;王艷;李素蘭;黃進;朱敏波;王璐;段玉虎;王志海;平麗浩;劉振宇;冷國俊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種面向天線指向大型變形拋物面天線面板移動擬合調整方法，包括確定拋物面天線結構方案及促動器初始位置，建立天線結構有限元模型、促動器支撐面板節點；計算天線結構自重變形，提取變形拋物面的節點信息；計算其天線電性能，確定變形拋物面與理想設計面的對應節點，虛擬移動面板；計算反射面擬合均方根誤差最小的目標曲面；確定變形拋物面與目標曲面的對應節點，計算促動器調整量；調整面板位置，更新天線結構有限元模型；計算變形拋物面天線指向，判斷天線指向是否滿足要求得到最優的面板移動擬合調整量。本發明可直接計算得出面向天線指向的促動器調整量，保證了天線工作指向和天線原有焦距。改善了天線反射面精度，綜合性能好。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體是一種面向天線指向的大型變形拋物面天線面板移動擬合調整方法，用于主動調整大型變形拋物面天線的反射面面板位置，使天線綜合性能達到最優。

背景技術

以接收功能為主的大型面天線，必須建造得既大又好，“大”，意味著有大口徑和大聚集面積，可以接收更強信號，從并觀測太空微弱源；“好”，意味著有較精確的反射面表面和較高的指向精度，從而實現射電望遠鏡“看得遠、看得清、看得準”。面對射電望遠鏡大口徑、高頻段的發展趨勢，在復雜環境中服役的大型天線受到自重、溫度和風荷等因素影響下會產生結構變形，并且服役過程中天線進行俯仰方位轉動，天線表面形貌時變，另外還存在制造、安裝等隨機誤差，它們共同導致了天線結構變形，從而引起天線電性能惡化問題，例如增益降低、副瓣抬高、指向偏轉等。此時有必要對天線反射面的空間位置與幾何形狀進行調整，即主動反射面調整，這是補償天線電性能最有效的手段。

目前國內外多部大型射電望遠鏡都已經采用了或即將采用主動反射面調整技術，例如美國GBT、墨西哥LMT、意大利SRT、智利CCAT和中國天馬望遠鏡。一些早年建造的大型天線，例如德國1971年的Effelsberg 100米天線和美國1964年的Haystack 37米天線，都于二十世紀初將其副面升級為可變形副面。目前我國正在建設的FAST 500米天線和計劃在新疆建造的QTT 110米天線也將應用這一技術。可見面對大型拋物面天線的發展趨勢，采用主動反射面調整技術是大勢所趨。在已有的一些與大型天線電性能補償的相關專利中，比如西安電子科技大學電子裝備結構設計教育部重點實驗室的專利申請號為201310393511.X，發明名稱為《一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法》，專利申請號為201510114942.7，發明名稱為《一種基于機電耦合的大型賦形雙反射面天線的副面補償方法》，和專利申請號為201510548132.2，發明名稱為《一種基于機電耦合的大型賦形雙反射面天線的指向調整方法》，它們都是基于傳統的天線結構形式，分別通過移動饋源、副面到最佳匹配位置，和通過天線整體方位俯仰轉動調整的方法，保證天線工作指向，然而天線型面仍然存在變形，無法彌補天線增益損失和口面效率低的問題，而且這些調整方法過程較繁瑣，在實際應用中已無法滿足大型天線的工作性能補償。

因此，有必要基于天線主動反射面的結構設計形式和面板主動調整方法，根據天線結構和面板的重力變形信息，對其進行分析，進而得到拋物面的變形情況，然后根據天線指向，確定反射面擬合均方根誤差最小的目標曲面，從而計算得到變形拋物面面板的移動擬合調整量，用于指導天線面板調整，進而提高天線綜合性能，這一過程即為面向天線指向的大型變形拋物面天線面板移動擬合調整方法。

發明內容

針對以前調整方法存在的不足，本文發明了一種面向天線指向的大型變形拋物面天線面板移動擬合調整方法，該方法針對大型變形拋物面天線，通過面板移動擬合調整方法來改善天線綜合性能。

為了實現上述目的，本發明提供的調整方法包括如下步驟：

(1)根據大型拋物面天線的結構參數、工作頻率及材料屬性，確定天線結構方案及促動器初始位置，在有限元力學分析軟件中建立理想情況下天線結構有限元模型，并確定促動器支撐面板節點；