[發(fā)明專利]基于最佳擬合的雙反射面天線形面實(shí)時(shí)調(diào)整方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810620306.5
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108879106B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連培園;王從思;王娜;許社教;杜淑幸;許謙;項(xiàng)斌斌;許萬業(yè);保宏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/19
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 吳倩倩

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于最佳擬合的雙反射面天線形面實(shí)時(shí)調(diào)整方法，本發(fā)明將激光測量設(shè)備安裝于副反射面背面，從副反射面位置測量主反射面面形，在實(shí)現(xiàn)主反射面面形檢測的同時(shí)實(shí)現(xiàn)副反射面的位姿匹配，可適用于非主動主反射面天線和主動主反射面天線兩種類型天線；保證測量系統(tǒng)不影響天線電性能的前提下可實(shí)現(xiàn)天線服役過程中調(diào)整的實(shí)時(shí)性，且無需考慮天線形變的形成因素，適用于重力載荷、穩(wěn)態(tài)風(fēng)載荷、緩變溫度載荷以及加工安裝誤差，應(yīng)用于大型雙反射面天線在服役過程中形面的實(shí)時(shí)調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于最佳擬合的雙反射面天線形面實(shí)時(shí)調(diào)整方法，應(yīng)用于大型雙反射面天線在服役過程中形面的實(shí)時(shí)調(diào)整。

背景技術(shù)

大口徑、高頻段反射面天線廣泛應(yīng)用于深空探測、射電天文等領(lǐng)域，例如美國100米格林班克射電望遠(yuǎn)鏡和上海65米天馬望遠(yuǎn)鏡。當(dāng)天線口徑增大時(shí)，接受電磁信號的面積增大，其電性能大幅提升。然而，一方面，大口徑導(dǎo)致天線結(jié)構(gòu)重達(dá)上千噸，且容易受到重力之外的外界載荷的影響，例如風(fēng)荷、溫度載荷等，導(dǎo)致天線產(chǎn)生較大變形，其形面精度大幅下降，電性能大幅惡化。當(dāng)天線的工作頻段逐漸提高時(shí)，例如電磁波長處于毫米級及亞毫米級，則要求天線形面精度為微米級，這對大口徑反射面天線而言是極難實(shí)現(xiàn)的。

為了提高大口徑高頻段反射面天線的形面精度，首先從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提高天線精度，其方法主要有結(jié)構(gòu)保形設(shè)計(jì)、面板預(yù)調(diào)整技術(shù)、機(jī)電集成優(yōu)化設(shè)計(jì)等；其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)變形補(bǔ)償技術(shù)來進(jìn)一步提高形面精度，結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方法主要有副反射面調(diào)整技術(shù)和主動主反射面調(diào)整技術(shù)。副反射面調(diào)整技術(shù)是基于最佳擬合算法，將副反射面移動至能夠最佳逼近變形反射面的最佳擬合反射面的焦點(diǎn)位置，此時(shí)，主反射面和副反射面均不在理想設(shè)計(jì)位置，但因兩者最佳匹配使得電性能大幅提高。主動主反射面調(diào)整技術(shù)則是基于大量促動器，通過大量促動器的調(diào)整直接提升主反射面形面精度，可將主反射面調(diào)整至理想設(shè)計(jì)位置，也可將主反射面調(diào)整到最佳擬合反射面位置。然而，復(fù)雜服役環(huán)境下的風(fēng)荷、溫度載荷等是實(shí)時(shí)變化的，導(dǎo)致反射面天線的變形位移實(shí)時(shí)改變，因此，實(shí)現(xiàn)上述補(bǔ)償過程的關(guān)鍵在于形面的實(shí)時(shí)測量。

工程上常采用的形面測量方法主要包括攝影測量、激光測量(激光全站儀/激光跟蹤儀)、全息測量等。目前工程上上述測量過程均需要人工的干預(yù)，且天線在測量階段無法工作，難以實(shí)現(xiàn)自動化實(shí)時(shí)調(diào)整。除此之外，同時(shí)需要將副反射面調(diào)整到理想位置或者最佳擬合位置。目前工程上副反射面的調(diào)整大都基于調(diào)整人員的經(jīng)驗(yàn)，通過不斷測量天線遠(yuǎn)場方向圖，根據(jù)其主波瓣和副波瓣的變化特性指導(dǎo)副反射面的調(diào)整過程。工程上目前尚難做到大型反射面天線形面的實(shí)時(shí)調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有形面測量方案的不足，通過巧妙設(shè)計(jì)測量方案，提出一種基于最佳擬合的雙反射面天線形面實(shí)時(shí)調(diào)整方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：基于最佳擬合的雙反射面天線形面實(shí)時(shí)調(diào)整方法，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一，安裝激光測量設(shè)備及選取副反射面位姿定位點(diǎn)；

步驟二，安裝測量靶標(biāo)點(diǎn)及存儲靶標(biāo)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)；

步驟三，計(jì)算天線變形后靶標(biāo)點(diǎn)在副反射面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

步驟四，根據(jù)最佳擬合算法確定幾何變換矩陣；

步驟五，計(jì)算副反射面位姿定位點(diǎn)的調(diào)整量；

步驟六，針對非主動主反射面天線，調(diào)整副反射面位姿，且在天線服役過程中重復(fù)上述過程；

步驟七，針對主動主反射面天線，計(jì)算主反射面促動器的調(diào)整量；

步驟八，調(diào)整主反射面和副反射面，且在天線服役過程中重復(fù)上述過程。