一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，該方法從天線電性能角度出發(fā)，確定了副反射面位置調(diào)整參數(shù)與遠(yuǎn)場電性能的關(guān)系式，并以副面調(diào)整后天線遠(yuǎn)場電性能最優(yōu)為目標(biāo)，建立了以副面調(diào)整參數(shù)為變量的優(yōu)化模型，采用合適的優(yōu)化算法，在可行域內(nèi)獲得了副面位置的最佳調(diào)整參數(shù)。依據(jù)該最佳調(diào)整參數(shù)驅(qū)動副面運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)副面位置偏差補(bǔ)償。本發(fā)明主要用于解決現(xiàn)有雙反射面天線因結(jié)構(gòu)變形無法快速測量，進(jìn)而難以快速確定副面最佳位置的問題，可用于指導(dǎo)大型雙反射面天線進(jìn)行副面最佳位置調(diào)整，以減小因天線結(jié)構(gòu)變形引起的副面位置偏差影響，使其電性能達(dá)到最優(yōu)。
【專利說明】
一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置 調(diào)整方法，可用于指導(dǎo)大型雙反射面天線進(jìn)行副面最佳位置調(diào)整，以減小因天線結(jié)構(gòu)變形 引起的副面位置偏差影響，使其電性能達(dá)到最優(yōu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線電與電子技術(shù)的不斷發(fā)展，反射面天線廣泛應(yīng)用于微波通訊、軍事偵察 和射電天文等領(lǐng)域。近年來射電天文研究不斷深入，反射面天線作為重要的天文觀測工具 已朝著高頻段、高增益和大接收面積的方向發(fā)展，我國已在貴州建設(shè)了世界最大口徑的 500m球面反射面射電望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)已提出在新疆建立世界最大口徑的110m全可動射電望遠(yuǎn) 鏡(QiTai radio Telescope，簡稱QTT)，它們都將主要應(yīng)用于天文觀測。
[0003] 反射面天線是一種典型的機(jī)電集成的電子裝備，在重力、溫度、風(fēng)荷等載荷影響 下，天線結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生變形進(jìn)而影響天線的電性能，導(dǎo)致波束變形、增益下降、副瓣升高。針 對天線結(jié)構(gòu)變形對電性能的影響研究，長期以來一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和微波技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 為了減小天線結(jié)構(gòu)變形，國內(nèi)外學(xué)者提出了眾多補(bǔ)償天線結(jié)構(gòu)變形的方法，天線設(shè)計(jì)者提 出了保型設(shè)計(jì)、主動面調(diào)整、副面調(diào)整等方法來減小結(jié)構(gòu)變形對電性能的影響。由于保型設(shè) 計(jì)是一種被動的結(jié)構(gòu)變形補(bǔ)償方法，其補(bǔ)償效果受制于材料本身的性能，對于要求更高的 天線而言，補(bǔ)償效果更優(yōu)的主動補(bǔ)償方法則受到天線工程技術(shù)人員的期待。
[0004] 近年來隨著我國大口徑天線建設(shè)增多，對饋源及副面調(diào)整技術(shù)的研究也逐漸增 加，目前國內(nèi)針對饋源和副面的位置調(diào)整方法主要有如下幾種：
[0005] (1)針對饋源位置的定位方法有：專利《反射面天線饋源的定位方法》（申請?zhí)枺?200810017886.5)，公開了一種基于變形反射面天線饋源相位中心與遠(yuǎn)程方向圖的關(guān)系式 的饋源定位方法，該方法以電性能為目標(biāo)對主焦點(diǎn)饋源位置進(jìn)行優(yōu)化，尋求變形反射面的 最優(yōu)相位中心。專利《一種變形大型單反射面天線的饋源位置補(bǔ)償方法》（申請?zhí)枺?201310393511.X)，公布了一種變形大型單反射面天線的饋源位置補(bǔ)償方法，該方法主要從 天線結(jié)構(gòu)熱變形對電性能的影響角度出發(fā)，建立溫度變形對天線表面誤差的影響關(guān)系，并 以天線增益為目標(biāo)對饋源位置進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)變形反射面天線的饋源位置補(bǔ)償，其主要解 決了單反射面天線因熱變形引起的電性能下降問題。
[0006] (2)針對副面位置調(diào)整方法有:專利《修正型卡塞格倫式天線的副面調(diào)整方法》（申 請?zhí)枺?01010289864.1 )，公開了一種針對修正型卡塞格倫大型雙反射面天線的副面調(diào)整方 法，該方法采用對變形主反射面進(jìn)行分段吻合，并基于最佳幾何匹配的思想以找到新的副 面位置來補(bǔ)償主面變形。
[0007] 前述方法的共同前提都是需要提前獲得雙反射面的主面變形誤差，然而在實(shí)際工 程中天線所處的環(huán)境比較復(fù)雜，天線會受到重力載荷、溫度載荷和風(fēng)荷的影響，很難實(shí)時(shí)獲 得任意工作狀態(tài)下的天線主面變形誤差，故其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有所下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種以電性能為目標(biāo)的雙反射 面天線副面位置調(diào)整方法，該方法是一種直接以天線電性能和副面位置調(diào)整參數(shù)的關(guān)系為 基礎(chǔ)，在獲得當(dāng)前天線電性能的情況下，從天線電性能角度出發(fā)，確定了副反射面位置調(diào)整 參數(shù)與遠(yuǎn)場電性能的關(guān)系式，并以副面調(diào)整后天線遠(yuǎn)場電性能最優(yōu)為目標(biāo)，建立了以副面 調(diào)整參數(shù)為變量的優(yōu)化模型，采用合適的優(yōu)化算法，在可行域內(nèi)獲得了副面位置的最佳調(diào) 整參數(shù)。依據(jù)該最佳調(diào)整參數(shù)驅(qū)動副面運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)副面位置偏差補(bǔ)償。本發(fā)明主要用于解決 現(xiàn)有雙反射面天線因結(jié)構(gòu)變形無法快速測量，進(jìn)而難以快速確定副面最佳位置的問題，可 用于指導(dǎo)大型雙反射面天線進(jìn)行副面最佳位置調(diào)整，以減小因天線結(jié)構(gòu)變形引起的副面位 置偏差影響，使其電性能達(dá)到最優(yōu)。
[0009] 本發(fā)明所述的一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，該方法按 下列步驟進(jìn)行：
[0010] a、根據(jù)雙反射面天線的幾何關(guān)系，獲得天線的幾何參數(shù)信息，其中包括主反射面 的理論面形信息、副反射面的理論位置信息、副面位置調(diào)整坐標(biāo)系及運(yùn)動范圍信息；
[0011] b、根據(jù)天線的實(shí)際工作情況，獲得當(dāng)前天線遠(yuǎn)場電性能信息；
[0012] c、利用雙反射面天線面形、副面位置和運(yùn)動坐標(biāo)系信息及當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信 息，構(gòu)造副反射面位置與副面調(diào)整后的目標(biāo)遠(yuǎn)場方向圖的函數(shù)關(guān)系，即副面調(diào)整參數(shù)模型：
[0014] 式（1)中F(V ,ΦΟ為口徑場分布函數(shù)，根據(jù)實(shí)際使用的接收機(jī)而定；i為由坐標(biāo) 原點(diǎn)到遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)（θ，Φ )的方向矢量J為口徑面上的極坐標(biāo)(V，Φ');k為自由空間波常 數(shù)k = 2π/λ; dQ表示副面位置調(diào)整量，:i/Q = [?/Δχ;，必欠,, ?/Δ%,必仍^ Cs為副面位置 調(diào)整引起的口徑面光程差系數(shù)矩陣，可根據(jù)天線的主面和副面的幾何關(guān)系確定;A表示口徑 面面積；
[0015] d、根據(jù)天線當(dāng)前工況下的遠(yuǎn)場信息、副面調(diào)整參數(shù)模型和副面位置運(yùn)動范圍，建 立以副面位置調(diào)整后天線增益最大為目標(biāo)的優(yōu)化模型，其中包括天線的相對增益和副面運(yùn) 動調(diào)整量范圍約束；
[0016] e、根據(jù)優(yōu)化模型采用優(yōu)化算法進(jìn)行求解，獲得雙反射面天線當(dāng)前工況下的副面最 佳位置調(diào)整參數(shù);調(diào)整副面運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置，實(shí)現(xiàn)基于電性能的副面位置最佳調(diào)整。
[0017] 步驟b中所述的當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息，采用對射電源或衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行實(shí)測的 方法，通過天線的接收機(jī)和終端測量已知信號的功率，進(jìn)而獲得天線的遠(yuǎn)場方向圖信息；已 知當(dāng)前天線的結(jié)構(gòu)變形時(shí)，已知當(dāng)前天線的主面變形誤差引起的口徑面光程差和副面偏移 誤差引起的口徑面光程差，通過機(jī)電耦合模型采用數(shù)值積分進(jìn)行計(jì)算，獲得遠(yuǎn)場方向圖信 息，其中機(jī)電耦合模型中引起相位差的因素由主面變形和副面偏移誤差引起的口徑面光程 差之和構(gòu)成。
[0018] 本發(fā)明所述的一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，該方法 中：
[0019] 根據(jù)雙反射面天線的幾何關(guān)系，獲得主反射面的理論面形信息P(V，Φ'，w)、副反 射面的理論位置信息外HA,%#.)、副面位置調(diào)整坐標(biāo)系Os及運(yùn)動范圍信息等幾何參 數(shù)，副面位置調(diào)整坐標(biāo)系〇s為副面運(yùn)動機(jī)構(gòu)參考點(diǎn)所在的坐標(biāo)系，副面可沿 Xs、ys、zs方向平 移，繞xs和y s軸按右手定則方向，沿死和巧.轉(zhuǎn)動；其運(yùn)動范圍包括各平移參數(shù)的運(yùn)動距離范 圍和轉(zhuǎn)動參數(shù)的運(yùn)動角度范圍；
[0020] 根據(jù)天線的實(shí)際工作情況，通過實(shí)測或仿真分析，獲得當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息 ΕΚΘ，Φ );當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息通過：
[0021] (a)采用對射電源或衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行實(shí)測的方法，通過天線的接收機(jī)和終端測量已 知信號的功率，進(jìn)而獲得天線的遠(yuǎn)場方向圖信息；
[0022] (b)已知當(dāng)前天線的結(jié)構(gòu)變形時(shí)，即已知當(dāng)前天線的主面變形誤差引起的口徑面 光程差和副面偏移誤差引起的口徑面光程差，可通過機(jī)電耦合模型采用數(shù)值積分進(jìn)行計(jì) 算，獲得遠(yuǎn)場方向圖信，其中機(jī)電耦合模型中引起相位差的因素由主面變形和副面偏移誤 差引起的口徑面光程差之和構(gòu)成。機(jī)電耦合模型如下：
[0024] 式(3)中δ表示由主面變形和副面偏移誤差引起的口徑面光程差之和，g卩δ = δρ+δ3。
[0025] 利用雙反射面天線面形Ρ和位置信息S及當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息ΕΚθ,φ)，構(gòu)造 副反射面位置與副面調(diào)整后的遠(yuǎn)場方向圖f (θ，φ )的函數(shù)關(guān)系，即副面調(diào)整參數(shù)模型：
[0027] 式（1)中F(V ,ΦΟ為口徑場分布函數(shù)，根據(jù)實(shí)際使用的接收機(jī)而定;1為由坐標(biāo) 原點(diǎn)到遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)（θ，Φ )的方向矢量;:rv為口徑面上的極坐標(biāo)(V，Φ7 );dQ表示副面位置調(diào) 整量，i/Q = , ，?/Δ0，?/Δ%『；Cs為副面位置調(diào)整引起的口徑面光程差系數(shù) 矩陣，可根據(jù)天線的主面和副面的幾何關(guān)系參數(shù)確定;A表示口徑面面積;k為自由空間波常 數(shù)1? = 2π/λ;
[0028] 遠(yuǎn)場方向圖積分中的副面位置調(diào)整引起的口徑面光程差系數(shù)矩陣Cs，可按照如下 公式計(jì)算：
[0030] 式(4)*θρ為入射光線經(jīng)主面反射后與入射光線的夾角；0￡為經(jīng)副面反射面后的光 線與主光軸的夾角;a和c表示副面半短軸和半焦距;Μ為雙反射面放大率；
[0031] 副面調(diào)整參數(shù)模型在口徑面上的面積分可采用高斯積分的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行計(jì) 算；
[0032] 口徑面電場分布通常符合一定分布規(guī)律，高斯分布較為常見，其分布函數(shù)
，其中te為口徑面邊緣照射電平（以dB為單位），D為主面直 徑。
[0033] 根據(jù)天線當(dāng)前工況下的遠(yuǎn)場信息、副面調(diào)整參數(shù)模型和副面位置運(yùn)動范圍，以副 面調(diào)整后天線遠(yuǎn)場增益最大為目標(biāo)，構(gòu)建在天線電性能最佳情況下，尋找副面最佳位置調(diào) 整量dQ*的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型：
[0035] 式⑵中Gr表示天線的相對增益，兩和迎表示副面運(yùn)動調(diào)整量的上下范圍約束；
[0036] 根據(jù)優(yōu)化模型采用可行方法法進(jìn)行優(yōu)化求解，獲得雙反射面天線當(dāng)前工況下，副 面的最佳位置調(diào)整參數(shù)dQ*，調(diào)整副面運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置，實(shí)現(xiàn)副面位置的最佳調(diào)整。
[0037] 求解副面最佳位置調(diào)整量優(yōu)化數(shù)學(xué)模型可采用全局優(yōu)化算法，如遺傳算法;針對 該模型只有5個(gè)優(yōu)化變量的特點(diǎn)，也可采用可行方向法在副面調(diào)整范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化模型求 解。
[0038] 本發(fā)明所述的一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，該方法從 天線結(jié)構(gòu)變形對電性能的影響方面考慮，根據(jù)天線的電性能和副面調(diào)整量的關(guān)系，對副面 位置的調(diào)整參數(shù)進(jìn)行研究，以確定副面位置調(diào)整對電性能的影響關(guān)系，通過不同副面位置 所對應(yīng)的電性能，來得到獲得最佳電性能時(shí)的副面位置的調(diào)整參數(shù)。
[0039] 本發(fā)明所述的一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，該方法與 檢索的幾篇專利相比具有以下特點(diǎn)：
[0040] (1)直接以電性能作為副面位置調(diào)整的依據(jù)，可直接反應(yīng)出調(diào)整的效果；
[0041] (2)通過對電性能的實(shí)測和優(yōu)化計(jì)算，即可獲得該工況下的天線最佳副面位置，操 作簡單，使用時(shí)間少；
[0042] (3)通過實(shí)測電性能，可反映出當(dāng)前天線在多種環(huán)境載荷的綜合影響下的性能，據(jù) 此進(jìn)行副面最佳調(diào)整后，可起到對多種載荷影響下天線結(jié)構(gòu)變形的補(bǔ)償。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明雙反射面天線副面位置最佳調(diào)整方法的流程圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明反射面天線幾何關(guān)系示意圖；
[0045] 圖3為本發(fā)明卡塞格倫雙反射面天線幾何示意圖；
[0046] 圖4為本發(fā)明天線反射體有限元模型；
[0047]圖5為本發(fā)明天線遠(yuǎn)場相對增益方向圖，其中一為副面調(diào)整前，一?一為副面調(diào)整 后。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 以下參照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0049] 參照圖1，一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，具體步驟如 下：
[0050] a、參照圖3,根據(jù)雙反射面天線的幾何關(guān)系，獲得主反射面的理論面形信息P(V， Φ '，w)、副反射面的理論位置信息$<Λ，兄，ζ^^ι，％.)、副面位置調(diào)整坐標(biāo)系〇s及運(yùn)動范圍 信息等幾何參數(shù)。主面面形信息為反射面上節(jié)點(diǎn)在空間坐標(biāo)系Op下的三維坐標(biāo)(xP，yP，z P)， 表示為極坐標(biāo)形式(ν，Φ '，w)，
，Φ ' =tan-Hyp/xp)，w = zp。副面理論位 置信息為相對于坐標(biāo)系〇s的副面剛體位置，用5個(gè)自由度(心又，4,:各,％)表示，g卩3個(gè)方向 平移自由度和2個(gè)轉(zhuǎn)動自由度；
[0051] b、根據(jù)天線的實(shí)際工作情況，通過實(shí)測或仿真分析，獲得當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信 息Ει(θ，φ);
[0052] 天線結(jié)構(gòu)變形未知時(shí)，可采用對射電源或衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行實(shí)測的方法，通過天線對 已知信號源進(jìn)行十字掃描觀測，通過接收機(jī)和相應(yīng)終端對信號進(jìn)行接收和處理，獲得天線 的遠(yuǎn)場方向圖信息；
[0053]已知當(dāng)前天線的結(jié)構(gòu)變形時(shí)，即已知當(dāng)前天線的主面變形誤差引起的口徑面光程 差3[)和副面偏移誤差引起的口徑面光程差33，可通過機(jī)電耦合模型進(jìn)行積分計(jì)算，獲得遠(yuǎn)場 方向圖信息。機(jī)電耦合模型如下：
[0055] 式（1)中δ表示由主面變形和副面偏移誤差引起的口徑面光程差之和，g卩δ = δρ+δ3。 參照圖2，式（1)的面積分計(jì)算可采用高斯積分的數(shù)值方法在口徑面Α上進(jìn)行積分計(jì)算;式 (1)中的 =廠'sin cos(# …f):
[0056] c、參照圖2,利用雙反射面天線面形P和位置信息S及當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息Ei (Θ，Φ)，構(gòu)造副反射面位置與副面調(diào)整后的遠(yuǎn)場方向圖Ε?θ,φ)的函數(shù)關(guān)系，即副面調(diào)整 參數(shù)模型：
[0058] 式(2)中F(V ,ΦΟ為口徑場分布函數(shù)，根據(jù)實(shí)際使用的接收機(jī)而定；及為由坐標(biāo) 原點(diǎn)到遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)（θ，Φ )的方向矢量J為口徑面上的極坐標(biāo)(r'，φ' );dQ表示副面位置調(diào) 整量，而_= p/Δχ、, , ?；/Δζ,.，?/Δρ、., ?/Δ(;^Τ ;Cs為副面位置調(diào)整引起的口徑面光程差系數(shù) 矩陣，可根據(jù)天線的主面和副面的幾何關(guān)系參數(shù)確定;k為自由空間波常數(shù)k = 2VA;A表示 口徑面面積;式(2)的積分計(jì)算可按步驟2中的機(jī)電耦合模型積分計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算；
[0059] d、根據(jù)天線當(dāng)前工況下的遠(yuǎn)場信息、副面調(diào)整參數(shù)模型和副面位置運(yùn)動范圍，以 副面調(diào)整后天線遠(yuǎn)場相對增益最大為目標(biāo)，構(gòu)建在天線電性能最佳情況下，尋找副面最佳 位置調(diào)整量dQ*的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型：
[0061] 式(3)中Gr表示天線的相對增益，％和迎表示副面運(yùn)動調(diào)整量的上下范圍約束；
[0062] e、根據(jù)式(3)的優(yōu)化模型特點(diǎn)，在定義域內(nèi)采用合適的全局優(yōu)化算法，可采用遺傳 算法或可行方向法進(jìn)行優(yōu)化模型求解，獲得雙反射面天線當(dāng)前工況下，副面的最佳位置調(diào) 整參數(shù)dQ*，調(diào)整副面運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置，實(shí)現(xiàn)副面位置最佳調(diào)整。
[0063] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過以下仿真試驗(yàn)進(jìn)一步說明：
[0064] 將本發(fā)明的天線副面調(diào)整方法在25m射電望遠(yuǎn)鏡上進(jìn)行仿真試驗(yàn)，此天線是用于 射電天文觀測的25m的卡塞格倫雙反射面天線，其主面口徑為25m，副面口徑2.6m，焦徑比 0.3,主面焦距7.5m。副面頂點(diǎn)到主焦點(diǎn)的距離為0.9963m，饋源相心到主面頂點(diǎn)間的距離為 1.677m，主面半張角為77.77°，副面半張角14.43°，天線放大率Μ為6.5823。副面可運(yùn)動范圍 為:沿X和Υ方向< ± 50mm，沿Ζ方向< ± 80mm，繞X和Υ軸旋轉(zhuǎn)角小于等于± 5°。天線的工作波 長為0.06m，天線的饋源對口徑面的照射為高斯型分布，其口徑面邊緣的照射電平為-12dB;
[0065] 為了獲得天線在某工況下一一受重力載荷影響時(shí)的電性能，通過結(jié)構(gòu)仿真分析獲 得其該工況下的結(jié)構(gòu)受重力載荷的影響情況，并應(yīng)用步驟b中的機(jī)電耦合模型進(jìn)行電性能 的計(jì)算，即可獲得天線的當(dāng)前遠(yuǎn)場電性能。
[0066]根據(jù)天線的幾何參數(shù)，在有限元分析軟件ANSYS中建立25m天線主反射體模型，如 圖4所示，施加重力載荷邊界條件，模擬仿真天線朝向45°仰角時(shí)的結(jié)構(gòu)重力變形情況。將仿 真分析后的結(jié)果，包括背架上弦節(jié)點(diǎn)和副面上節(jié)點(diǎn)的位移信息，提取出來并保存。對變形后 的節(jié)點(diǎn)位移信息處理后，應(yīng)用步驟b中的機(jī)電耦合模型計(jì)算當(dāng)前天線重力變形后的遠(yuǎn)場方 向圖，如圖5中的紅實(shí)線所示。根據(jù)天線當(dāng)前工況下的遠(yuǎn)場信息、副面調(diào)整參數(shù)模型和副面 位置運(yùn)動范圍，以副面調(diào)整后天線遠(yuǎn)場相對增益最大為目標(biāo)，建立副面最佳位置優(yōu)化模型， 并采用可行方向法進(jìn)行求解，迭代57步后得到最優(yōu)解dQ*;
[0067]天線在45°仰角時(shí)，受重力載荷影響下，其最佳副面調(diào)整參數(shù)dQ*及其對應(yīng)電性能 如表1所示，副面調(diào)整最佳調(diào)整前后的遠(yuǎn)場電性能對比如圖5所示，其中一實(shí)線表示調(diào)整前 的方向圖：
-圈劃線代表調(diào)整后的遠(yuǎn)場方向圖。
[0068]表1 25米天線45°仰角時(shí)重力載荷影響下副面最佳調(diào)整參數(shù)及電性能
[0070] 從表1可以看出：副面最佳調(diào)整后天線遠(yuǎn)場增益由原來的60.8221dB提高到 61.6524dB，提高了0.84dB。從圖5可以看出，副面調(diào)整后天線方向圖都有了明顯改善，主瓣 相對增益有所提高，副瓣電平降低。
[0071] 仿真結(jié)果表明，采用本發(fā)明對副面位置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，改善了天線的電性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，其特征在于該方法按下列 步驟進(jìn)行： a、 根據(jù)雙反射面天線的幾何關(guān)系，獲得天線的幾何參數(shù)信息，其中包括主反射面的理 論面形信息、副反射面的理論位置信息、副面位置調(diào)整坐標(biāo)系及運(yùn)動范圍信息； b、 根據(jù)天線的實(shí)際工作情況，獲得當(dāng)前天線遠(yuǎn)場電性能信息； c、 利用雙反射面天線面形、副面位置和運(yùn)動坐標(biāo)系信息及當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息， 構(gòu)造副反射面位置與副面調(diào)整后的目標(biāo)遠(yuǎn)場方向圖的函數(shù)關(guān)系，即副面調(diào)整參數(shù)模型：(1) 式（1)中為口徑場分布函數(shù)，根據(jù)實(shí)際使用的接收機(jī)而定;愈為由坐標(biāo)原點(diǎn)到 遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)說灼的方向矢量；；1為口徑面上的極坐標(biāo)於約為自由空間波常數(shù) fc= 2τ# ;㈨表示副面位置調(diào)整量；Ci為副面位 置調(diào)整引起的口徑面光程差系數(shù)矩陣，可根據(jù)天線的主面和副面的幾何關(guān)系確定；亂表示 口徑面面積； d、 根據(jù)天線當(dāng)前工況下的遠(yuǎn)場信息、副面調(diào)整參數(shù)模型和副面位置運(yùn)動范圍，建立以 副面位置調(diào)整后天線增益最大為目標(biāo)的優(yōu)化模型，其中包括天線的相對增益和副面運(yùn)動調(diào) 整量范圍約束； e、 根據(jù)優(yōu)化模型采用優(yōu)化算法進(jìn)行求解，獲得雙反射面天線當(dāng)前工況下的副面最佳位 置調(diào)整參數(shù);調(diào)整副面運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置，實(shí)現(xiàn)基于電性能的副面位置最佳調(diào)整。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以電性能為目標(biāo)的雙反射面天線副面位置調(diào)整方法，其特征 在于步驟b中所述的當(dāng)前天線遠(yuǎn)場方向圖信息，采用對射電源或衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行實(shí)測的方 法，通過天線的接收機(jī)和終端測量已知信號的功率，進(jìn)而獲得天線的遠(yuǎn)場方向圖信息；已知 當(dāng)前天線的結(jié)構(gòu)變形時(shí)，已知當(dāng)前天線的主面變形誤差引起的口徑面光程差和副面偏移誤 差引起的口徑面光程差，通過機(jī)電耦合模型采用數(shù)值積分進(jìn)行計(jì)算，獲得遠(yuǎn)場方向圖信息， 其中機(jī)電耦合模型中引起相位差的因素由主面變形和副面偏移誤差引起的口徑面光程差 之和構(gòu)成。
【文檔編號】H01Q3/02GK106025550SQ201610365843
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】項(xiàng)斌斌, 王從思, 連培園, 張樹新, 保宏, 王偉, 王娜, 陳卯蒸, 許謙, 劉志勇, 王凱
【申請人】中國科學(xué)院新疆天文臺