赋形双反射面天线副面调整方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种赋形双反射面天线副面调整方法和装置，其中，通过对赋形双反射面天线的主反射面的精确化公式描述，并基于精确公式化描述后的主反射面参数和向量参数迭代法实现对副面位置的调整，能够优化副面位置,且使得赋形双反射面天线的结构变形得到补偿，有效提高天线效率。

【技术实现步骤摘要】
赋形双反射面天线副面调整方法和装置
本专利技术涉及赋形双反射面天线
，具体而言，涉及一种赋形双反射面天线副面调整方法和装置。
技术介绍
卡塞格伦式天线以其照射效率高和边缘漏射低等优点，近年来用于雷达跟踪、卫星通信、深空探测等多个领域。此类双反射面天线的主面和副面都是修正曲面，以使得主反射面口径场的振幅和相位均匀分布，进而提高天线的电效率。但由于双反射面天线结构会受到自重、风荷、雨雪等多种载荷的作用，使得主反射面发生变形，表面精度降低，进而导致天线的电性能变差。对此，德国学者S.vonHoerner给出了保型设计的思想，可以在一定程度上减小天线主面变形，但不能完全消除。如，虽然天线主面上的分块面板可以做微量的调整，亦可改善背架结构变形所带来的偏差，但对反射面与馈源间的光路准直误差的修正程度有限。又如，通过移动副面，改变主副面之间的相对位置关系，从而可消除一部分主面变形在口面形成的相位偏差，为此，美国GBT100m和意大利SRT64m射电望远镜天线也采用了可调的副面，以补偿主面变形对电性能的影响。目前，在国内外最常用的双反射面天线的副面调整方法有以下几种：(1)选用实验天线在不同仰角工况下测试天线的电性能，推算出副面的轴向偏差，对测试数据进行曲线拟合得到副面轴向偏差随仰角的近似关系。利用有限元软件计算不同仰角副面的径向偏差，在某工作仰角按计算所得的轴向偏差和径向偏差调整副面位置。(2)根据赋形天线的设计原理，应用光线追踪法，将副面延轴向调整某一量值使得主面口径面满足等光程条件，从而采用最小二乘法计算得到副面的轴向调整量。(3)应用激光跟踪仪等测试设备检测天线主面的变形，对变形主面进行标准抛物面吻合，得到最佳吻合面的焦点，根据主面和副面的匹配关系，确定副面的位置。该方法对于天线主反射面为标准抛物面的情况比较合适，但对于赋形主面误差较大。但对于赋形卡塞格伦天线的副面调整，上述的几种副面调整方法多是从反射面的几何角度考虑，使抛物面的几何误差最小，导致的口面相位误差会严重影响天线的电性能，且这些方法需要依赖于测量和仿真模拟，在实际工作中操作较为复杂。因此，对于本领域技术人员而言，急需研究一种从天线电性能角度出发的便于实施的副面调整方法以解决上述问题，提高天线效率，改善天线的电性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种赋形双反射面天线副面调整方法和装置，以改善上述问题。本专利技术较佳实施例提供了一种赋形双反射面天线副面调整方法，包括：对赋形双反射面的主反射面进行精确公式化描述，并基于精确公式化描述后的主反射面参数，对副面位置调整参数进行初始化；基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差，并根据所述相位差计算附加误差波束；获取实测远场波束和理想远场波束，并根据该实测远场波束、理想远场波束和所述附加误差波束计算目标函数值；判断所述目标函数值是否满足预设值，若满足，则将所述副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于该最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。进一步地，所述方法还包括：若所述目标函数值不满足预设值，则按照预设步进值对所述副面位置调整参数进行调整、更新，并基于更新后的副面位置调整参数再次计算目标函数值，直到更新后的副面位置调整参数对应的目标函数值满足预设值；将满足预设值的所述目标函数值对应的更新后的副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。进一步地，基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差的步骤包括：获取赋形副面产生刚体位移时的平移误差和转角误差；根据所述平移误差和转角误差计算赋形副面位置误差引起的光程差；根据所述光程差计算副面位置偏差引起的相位差。进一步地，所述相位差通过以下公式计算得到：其中，[Δxs,Δys,Δzs]为平移误差，[Δγx,Δγy]为转角误差，k为抛物线的切线斜率，θi为副面对应点的半张角，为主面对应点的半张角，φi为口径面对应点圆周方向角度，Mi为双反射面对应等效放大率。进一步地，由副面位置变化引起的所述附加误差波束通过以下公式计算得到：其中,F(r,φ)为口径场分布函数，为口径面相位误差分布函数，p(θ′,φ′)为远区观察点，为由坐标原点到远区观察点P的单位矢量，为口径面上的极坐标，dS′为口径面面积元，k为自由空间波常数，A表示口径面面积。进一步地，所述目标函数值Vl通过以下公式计算得到：其中，表示理想远场波束，表示副面位置调整前的实测远场波束，表示第l次参数迭代引起的附加误差波束，pl表示第l次参数迭代的副面位置调整参数。本专利技术较佳实施例还提供一种赋形双反射面天线副面调整装置，包括：初始化模块，用于对赋形双反射面的主反射面进行精确公式化描述，并基于精确公式化描述后的主反射面参数，对副面位置调整参数进行初始化；误差计算模块，用于基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差，并根据所述相位差计算附加误差波束；目标函数计算模块，用于获取实测远场波束和理想远场波束，并根据该实测远场波束、理想远场波束和所述附加误差波束计算目标函数值；判断模块，用于判断所述目标函数值是否满足预设值，若满足，则将目标函数值对应的调整参数作为最佳调整参数，并基于该最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。进一步地，所述判断模块还用于在所述目标函数值不满足预设值时，按照预设步进值对所述副面位置调整参数进行更新，并基于更新后的副面位置调整参数再次计算目标函数值，直到更新后的副面位置调整参数对应的目标函数值满足预设值；以及将满足预设值的所述目标函数值对应的更新后的副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。进一步地，所述误差计算模块包括：参数获取单元，用于获取赋形副面产生刚体位移时的平移误差和转角误差；光程差计算单元，用于根据所述平移误差和转角误差计算赋形副面位置误差引起的光程差；相位差计算单元，用于根据所述光程差计算副面位置偏差引起的相位差。进一步地，所述相位差通过以下公式计算得到：其中，[Δxs,Δys,Δzs]为平移误差，[Δγx,Δγy]为转角误差，k为抛物线的切线斜率，θi为副面对应点的半张角，为主面对应点的半张角，φi为口径面对应点圆周方向角度，Mi为双反射面对应等效放大率。与现有技术相比，本专利技术实施例提供一种赋形双反射面天线副面调整方法和装置，该方法通过对赋形双反射面天线的主反射面的精确化公式描述，并采用参数迭代的方式选取最佳调整参数以实现对赋形双反射面天线副面调整，可使赋形双反射面天线的结构变形得到补偿，有效提高天线效率，改善电性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的终端设备的方框结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的赋形双反射面天线副面调整方法的流程示意图。图3为本专利技术实施例提供的赋形卡塞格伦天线母线示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，包括：对赋形双反射面的主反射面进行精确公式化描述，并基于精确公式化描述后的主反射面参数，对副面位置调整参数进行初始化；基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差，并根据所述相位差计算附加误差波束；获取实测远场波束和理想远场波束，并根据该实测远场波束、理想远场波束和所述附加误差波束计算目标函数值；判断所述目标函数值是否满足预设值，若满足，则将所述副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于该最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，包括：对赋形双反射面的主反射面进行精确公式化描述，并基于精确公式化描述后的主反射面参数，对副面位置调整参数进行初始化；基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差，并根据所述相位差计算附加误差波束；获取实测远场波束和理想远场波束，并根据该实测远场波束、理想远场波束和所述附加误差波束计算目标函数值；判断所述目标函数值是否满足预设值，若满足，则将所述副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于该最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。2.根据权利要求1所述的赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述目标函数值不满足预设值，则按照预设步进值对所述副面位置调整参数进行调整、更新，并基于更新后的副面位置调整参数再次计算目标函数值，直到更新后的副面位置调整参数对应的目标函数值满足预设值；将满足预设值的所述目标函数值对应的更新后的副面位置调整参数作为最佳调整参数，并基于最佳调整参数对双反射面天线中的副面位置进行调整。3.根据权利要求1所述的赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，基于所述副面位置调整参数计算副面位置调整引起的相位差的步骤包括：获取赋形副面产生刚体位移时的平移误差和转角误差；根据所述平移误差和转角误差计算赋形副面位置误差引起的光程差；根据所述光程差计算副面位置偏差引起的相位差。4.根据权利要求3所述的赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，所述相位差通过以下公式计算得到：其中，[Δxs,Δys,Δzs]为平移误差，[Δγx,Δγy]为转角误差，k为抛物线的切线斜率，θi为副面对应点的半张角，为主面对应点的半张角，φi为口径面对应点圆周方向角度，Mi为双反射面对应等效放大率。5.根据权利要求3所述的赋形双反射面天线副面调整方法，其特征在于，由副面位置变化引起的所述附加误差波束通过以下公式计算得到：其中,F(r′,φ′)为口径场分布函数，为口径面相位误差分布函数，p(θ′,φ′)为远区观察点，为由坐标原点到远区观察点P的单位矢量，为口径面上的极坐标，dS′为口径面面积元，k为自由空间波常数，A表示口径面面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：项斌斌，王娜，王从思，林上民，连培园，王伟，陈卯蒸，李锐，薛飞，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：新疆,65