[發明專利]一種面向增益的大型變形拋物面天線面板精度調整方法

有效

• 申請號: 201610073940.2
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105740554B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 王從思;肖嵐;王偉;陳光達;米建偉;周金柱;宋立偉;鐘劍鋒;鄭元鵬;姜潮;苗恩銘;陳卯蒸
• 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增益的大型變形拋物面天線面板精度調整方法，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；確定拋物面變形誤差上限；計算天線結構自重變形，提取變形拋物面節點信息；計算天線最佳吻合拋物面和變形拋物面的均方根誤差；確定變形拋物面與最佳吻合拋物面的對應節點；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；根據天線增益要求確定拋物面變形誤差上限，判斷誤差是否在允許范圍內，得到最優精度的調整量。本發明可直接計算得出面向增益的促動器調整量，促動器總行程最短，實時性好，天線面精度最優、口面效率最高，從而解決天線因自重變形引起的電性能惡化問題。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體是一種面向增益的大型變形拋物面天線面板精度調整方法，用于主動調整大型變形拋物面天線的反射面面板位置，使天線增益和口面效率達到最優。

背景技術

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，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，從而引起天線表面精度降低，使天線口面效率和增益惡化。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，分別通過匹配副面到最佳位置和通過天線整體方位俯仰轉動調整的方法，進而調整天線指向，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，在實際應用中難以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，然后根據最佳吻合拋物面作為目標曲面來確定變形拋物面面板的調整量，用于指導天線面板調整，進而改善天線電性能，這一過程即為面向增益的大型變形拋物面天線面板精度調整方法。

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增益的大型變形拋物面天線面板精度調整方法，該方法針對大型變形拋物面天線，通過面板主動調整方法來改善天線電性能。

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；

(2)根據天線增益要求，確定天線拋物面變形誤差上限；

(3)根據建立的理想情況下天線結構有限元模型，在有限元力學分析軟件中對未變形拋物面天線有限元模型施加重力載荷，計算天線結構自重變形，并提取天線變形拋物面的節點信息；

(4)基于天線變形拋物面的節點信息，利用最小二乘原理，計算天線最佳吻合拋物面，并根據天線最佳吻合拋物面，計算天線變形拋物面的均方根誤差，轉至步驟(8)；