[發明專利]一種天線面形測量方法

有效

• 申請號: 201910337102.5
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109974636B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 葉騫;金惠良;黃劍輝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B15/04
• 分類號: G01B15/04;G01B15/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開一種天線面形測量方法，將待測天線的饋源對準微波信號源并固定，在待測天線的饋源前端放置波束遮蓋，所述波束遮蓋將進入饋源的微波波束均勻劃分成若干份，并控制每一份波束是否進入饋源，依次控制每一份波束輪流進入饋源，并測量和記錄每一份波束的強度數據，依次控制每相鄰兩份波束輪流進入饋源，并測量和記錄每相鄰兩份波束的強度數據，依次控制每相間兩份波束輪流進入饋源，并測量和記錄每相間兩份波束的強度數據，根據每一份波束的強度數據、每相鄰兩份波束的強度數據和每相間兩份波束的強度數據代數求解不同波束區域對應的反射面面板之間的法向相對位置偏差。本發明公開的天線面形測量方法，能夠快速、準確地得到天線反射面變形。

技術領域

本發明涉及射電全息領域的波前相差去除技術，特別是涉及一種天線面形測量方法。

背景技術

天線的反射面變形會直接影響天線的天文觀測效率。根據天線的衍射理論可知，天線遠場分布是其口徑場分布的傅里葉變換，可以表示如下：

其中，B(x,y)為天線的口徑面電磁場幅值分布，為天線的口徑面電磁場相位分布，f(u,v)為天線的復數遠場，包括遠場幅值和遠場相位，(x,y)表示天線口徑面上的直角坐標系，(u,v)表示以天線為核心的球面坐標系，u指的是天線的方向角，v指的是天線的俯仰角，S為天線的有效面板區域，從口徑場到遠場的傅里葉積分在此區域上進行，指數位置出現的a表示虛數單位。

從幾何光學可知，面板的變形會影響其上復數幅值的相位。根據光程差計算可以建立天線口徑場相位與反射面面板變形之間的代數關系：

其中，δ(x,y)表示天線反射面變形，可以通過天線口徑面上的相位函數直接計算得到。目前，國內外的基于射電全息測量理論的天線面形測量方法就是這樣進行的：先測量多個遠場強度圖樣，然后通過迭代法求解得到未知的口徑場相位分布函數最后根據相位和變形之間的代數關系解出天線反射面變形分布δ(x,y)。

目前天線面形最為常用的測量方案是基于矩形網格的三遠場掃描測量。具體的，利用遙遠恒星、人造衛星等自然天體源或在距離待測天線10倍口徑距離之外放置電磁發射源，通過不斷調整天線的方向角u和俯仰角v對信標進行二維網格掃描，直到獲取完整的二維遠場強度數據|f(u,v)|²。為了保證最終能夠求解出口徑場相位的唯一解，至少需要測量3組不同的遠場強度數據|f(u,v)|²。因此，這種測量方案涉及大量的姿態切換動作，且需重復多次，因而整個過程非常耗時。并且，在測量過程中天線本身需要不斷調整俯仰狀態，而不同俯仰下反射面變形會因為重力產生較大差別，所以最終的變形求解結果將帶有明顯系統誤差；另外，從所記錄的遠場數據求解出實際的變形分布是一個逆衍射問題，往往得不出準確解。

綜上可知，目前經典的天線面形測量方法，有兩個較為顯著的缺陷：一是測量過程費時費力；二是從測量數據往往求解不出準確的天線反射面變形δ(x,y)。因此，有必要開發一種新穎的天線面形測量方法，使得天線保持不動即可快速采集到所需的強度數據|f(u,v)|²，且從所獲強度數據求解天線反射面變形δ(x,y)的過程最好能夠是代數求解過程，這樣相比原先的迭代法就要快速而準確得多。

發明內容

本發明的目的是提供一種天線面形測量方法，能夠快速、準確地得到天線反射面變形。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種天線面形測量方法，包括：

將待測天線的饋源對準微波信號源并固定；

在待測天線的饋源前端放置波束遮蓋，所述波束遮蓋將進入饋源的微波波束均勻劃分成若干份，并控制每一份波束是否進入饋源；

依次控制每一份波束輪流進入饋源，并測量和記錄每一份波束的強度數據；

依次控制每相鄰兩份波束輪流進入饋源，并測量和記錄每相鄰兩份波束的強度數據；