一种叠层式准光学馈电网络结构及其调节方法技术

本发明专利技术涉及一种叠层式准光学馈电网络结构，包括准光部件安装板，以及设置在准光部件安装板上的上层馈电系统和下层馈电系统；上层馈电系统和下层馈电系统均至少包括：椭球镜、馈源喇叭、频率选择表面/极化栅网以及平面反射镜；准光部件安装板的上层和下层对称设置有测量基准件，椭球镜设计有测量基准平面以及至少一个测量基准孔；频率选择表面/极化栅网通过支架与准光部件安装板连接，支架上设置有安装平面以及测量基准孔；其中，叠层式准光馈电网络系统的累积装配误差，根据各频段链路的平面近场电性能测试结果，计算机械轴方向与各频段电轴方向的夹角，借助多自由度馈源喇叭调节支撑工装，通过调整馈源喇叭指向和方位进行修正。

A kind of layered quasi optical feed network structure and its adjustment method

【技术实现步骤摘要】
一种叠层式准光学馈电网络结构及其调节方法
本专利技术涉及一种准光学馈电部件装配精度测试及调整
，尤其涉及一种叠层式准光学馈电网络结构及其调节方法。
技术介绍
为满足实际应用时空间分辨率的要求，地球静止轨道探测需工作于微波高频段。并且探测仪是一个多频率、多极化的辐射计系统，目的是探测仪能够在对地观测时同时采集若干个不同频率，不同极化通道的观测数据，进而能够尽可能多地获取大气及地表信息。实现对对大气温度、湿度，降水量以及云层中的冰水含量等多种物理特性进行三维立体探测。由于所有的频率和极化通道共用同一个天线口面，需要在天线系统和各通道的接收机之间添加频率和极化方向选择部件，将天线口面捕获的地面/大气辐射信号分离成不同的频率和极化通道，然后再送至相应的接收机进行处理。这种多频率、多极化的辐射计系统通常使用准光学系统进行馈电。准光学馈电系统主要由反射镜面、馈源喇叭、极化栅网、频率选择表面、平面折返镜等准光部件组成。极化栅网实现垂直极化和水平极化信号按极化分离功能。频率选择表面实现不同频段电磁辐射信号按频率分离的功能。馈源喇叭实现各频段、各极化的空间电磁信号转化至波导系统，并馈送至各对应通道接收机的功能。准光学馈电网络具有传输效率高、插入损耗小，多通道多极化以及共焦共视轴等优点。利用准光学馈电网络馈电时，因各频段都位于焦点处，所以对辐射性能影响较小。然而，由于准光馈电网络的工作频段较高，一般为毫米波和亚毫米波段，链路中信号传输的准确性、以及对无源微波接收的灵敏度，一方面对准光部件自身的加工加工精度提出了很高的要求，同时也对各频段链路中的准光部件的集成装配精度和累积装配误差提出了很高的要求。准光部件自身加工精度可以通过高精密的现代加工方法予以保证，但是装配误差的影响需要在工程实践中解决。传统的测量和调整方法中，由于测量基准、测量方法和误差评估方法不同导致装配精度很难满足微米级的精度要求，并且忽略了于链路中准光部件的累积装配误差对于电性能影响。此外，由于准光部件上测量基准的设计形式和数量等，不能充分代表准光部件准确的装配位置，给测量结果带来了很多不确定性。尤其是对于叠层式准光馈电网络，由于测量设备行程或视场的限制，上、下层馈电网络无法采用同测量基准，给测量结果和后续精度调整带来了诸多影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种叠层式准光学馈电网络结构及其调节方法，尤其适用于叠层式准光馈电部件的装调。一方面解决了单一准光部件的装配精度问题，另一方面通过机械测量和电性能测试相结合的方法消除了累积装配误差，实现了叠层式准光馈电部件微米级的装配精度。针对上述工程实际问题，一方面，本专利技术提出了一种叠层式准光学馈电网络结构，所述结构包括准光部件安装板，以及设置在所述准光部件安装板上的上层馈电系统和下层馈电系统；所述上层馈电系统和所述下层馈电系统均至少包括：椭球镜、馈源喇叭、频率选择表面/极化栅网以及平面反射镜；所述准光部件安装板的上层和下层对称设置有测量基准件，用于建立基准坐标系；所述椭球镜设计有测量基准平面以及至少一个测量基准孔，用于建立所述椭球镜的测量坐标系和计算装配误差；所述频率选择表面/极化栅网通过支架与准光部件安装板连接，所述支架上设置有安装平面以及测量基准孔，用于建立频率选择表面/极化栅网的测量坐标系和计算装配误差；所述平面反射镜用于通过测量其支架的安装平面建立平面反射镜测量坐标系和计算装配误差；所述馈源喇叭用于通过测量所述馈源喇叭的口面中心及轴线方向判断其装配误差；其中，所述叠层式准光馈电网络系统的累积装配误差，根据各频段链路的平面近场电性能测试结果，计算机械轴方向与各频段电轴方向的夹角，借助多自由度馈源喇叭调节支撑工装，通过调整馈源喇叭指向和方位进行修正。可选地，所述测量基准为横截面为正方形的长方体，所述测量基准的两端面平行于所述准光部件安装板且对称分布于所述准光部件安装板的上下两侧，所述准光部件安装板上侧的测量基准设置在所述上层馈电网络的测量基准坐标系A的原点处，所述准光部件安装板下侧的测量基准设置在所述下层馈电网络的测量基准坐标系B的原点处。可选地，所述测量基准坐标系A的原点OA设置在长方体测量基准件上端面三个正交平面的交点处，端面与相邻两侧面的交线分别为XA轴和YA轴，ZA轴方向满足右手定则；所述测量基准坐标系B的原点OB设置在长方体测量基准下端面三个正交平面的交点处，端面与相邻两侧面的交线分别为XB轴和YB轴，ZB轴方向满足右手定则；其中，所述XB轴和所述YB轴的方向分别与所述XA轴和所述YA轴的方向相同。可选地，所述椭球镜测量基准平面、频率选择表面/极化栅网的支架安装平面以及平面反射镜的安装平面的法线方向与相应的准光部件的机械轴方向相同；所述准光部件上设置有至少一个轴线与准光部件的安装平面垂直测量基准孔；所述椭球镜、频率选择表面/极化栅网支架测量基准孔的数量至少为三个，且至少有一个测量基准孔1位于垂直于准光部件安装底面长边且过长边中点的平面上，有两个基准孔2和3所在平面位于同一高度，且孔心连线平行于准光部件安装平面，同时与准光部件机械轴垂直。可选地，各准光部件坐标系的X轴方向为准光部件机械轴方向，量基准孔2和3的孔心连线为Y轴方向，坐标系的原点位于孔1的圆心；所述平面反射镜安装支架设置有至少一个测量基准孔和两个相互垂直的安装基准面，所述基准孔的位置和方向与其他准光部件相同；所述平面反射镜支架测量坐标系原点设置在其基准孔的圆心处，两个安装平面的法线方向分别为两个坐标轴。可选地，所述馈源喇叭调节支撑工装具有四个调节自由度，包括馈源喇叭上压盖、馈源喇叭托架、横向轴、纵向轴、转轴支架、横向调节滑块以及底座；所述上压盖设置有锁紧销钉，所述馈源喇叭纵向调整到位后通过所述锁紧销钉与所述馈源喇叭上的销槽锁紧；所述馈源喇叭托架可实现绕横向轴的旋转，并根据其上的刻度盘确定调旋转角度的大小；所述横向轴和所述纵向轴分别作为馈源喇叭俯仰角度和侧向摆动角度调整时的旋转中心；所述转轴支架包括若干弧形腰孔，当转轴支架以横、纵向轴旋转到位后，通过螺钉与所述喇叭托架或所述横向调节滑块锁紧；所述横向调节滑块具有导轨槽和刻度盘，用于在所述底座上的导轨侧向移动。根据本专利技术的另一方面，提供了一种叠层式准光学馈电网络结构的调节方法，基于前述个实施例提供的叠层式准光学馈电网络结构，所述方法包括以下步骤：步骤S1.建立测量基准坐标系；步骤S2.建立各准光部件的测量坐标系，所述准光部件包括椭球镜、频率选择表面/极化栅网支架、平面反射镜支架以及馈源喇叭中的至少一种；步骤S3.根据准光部件测量坐标在基准坐标系与理论值的偏差计算装配误差和确定调整方案；步骤S4.累积装配误差通过机械测量和平面近场测试数据进行调整。可选地，述建立测量基准坐标系包括：将叠层式准光馈电网络放置于三坐标机测量平台上，使用三坐标机分别在测量基准上端面及相邻两个侧面采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于：所述结构包括准光部件安装板，以及设置在所述准光部件安装板上的上层馈电系统和下层馈电系统；/n所述上层馈电系统和所述下层馈电系统均至少包括：椭球镜、馈源喇叭、频率选择表面/极化栅网以及平面反射镜；/n所述准光部件安装板的上层和下层对称设置有测量基准件，用于建立基准坐标系；/n所述椭球镜设计有测量基准平面以及至少一个测量基准孔，用于建立所述椭球镜的测量坐标系和计算装配误差；/n所述频率选择表面/极化栅网通过支架与准光部件安装板连接，所述支架上设置有安装平面以及测量基准孔，用于建立频率选择表面/极化栅网的测量坐标系和计算装配误差；/n所述平面反射镜用于通过测量其支架的安装平面建立平面反射镜测量坐标系和计算装配误差；/n所述馈源喇叭用于通过测量所述馈源喇叭的口面中心及轴线方向判断其装配误差；/n其中，所述叠层式准光馈电网络系统的累积装配误差，根据各频段链路的平面近场电性能测试结果，计算机械轴方向与各频段电轴方向的夹角，借助多自由度馈源喇叭调节支撑工装，通过调整馈源喇叭指向和方位进行修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于：所述结构包括准光部件安装板，以及设置在所述准光部件安装板上的上层馈电系统和下层馈电系统；
所述上层馈电系统和所述下层馈电系统均至少包括：椭球镜、馈源喇叭、频率选择表面/极化栅网以及平面反射镜；
所述准光部件安装板的上层和下层对称设置有测量基准件，用于建立基准坐标系；
所述椭球镜设计有测量基准平面以及至少一个测量基准孔，用于建立所述椭球镜的测量坐标系和计算装配误差；
所述频率选择表面/极化栅网通过支架与准光部件安装板连接，所述支架上设置有安装平面以及测量基准孔，用于建立频率选择表面/极化栅网的测量坐标系和计算装配误差；
所述平面反射镜用于通过测量其支架的安装平面建立平面反射镜测量坐标系和计算装配误差；
所述馈源喇叭用于通过测量所述馈源喇叭的口面中心及轴线方向判断其装配误差；
其中，所述叠层式准光馈电网络系统的累积装配误差，根据各频段链路的平面近场电性能测试结果，计算机械轴方向与各频段电轴方向的夹角，借助多自由度馈源喇叭调节支撑工装，通过调整馈源喇叭指向和方位进行修正。


2.根据权利要求1所述的叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于，所述测量基准为横截面为正方形的长方体，所述测量基准的两端面平行于所述准光部件安装板且对称分布于所述准光部件安装板的上下两侧，所述准光部件安装板上侧的测量基准设置在所述上层馈电网络的测量基准坐标系A的原点处，所述准光部件安装板下侧的测量基准设置在所述下层馈电网络的测量基准坐标系B的原点处。


3.根据权利要求2所述的叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于，
所述测量基准坐标系A的原点OA设置在长方体测量基准件上端面三个正交平面的交点处，端面与相邻两侧面的交线分别为XA轴和YA轴，ZA轴方向满足右手定则；
所述测量基准坐标系B的原点OB设置在长方体测量基准下端面三个正交平面的交点处，端面与相邻两侧面的交线分别为XB轴和YB轴，ZB轴方向满足右手定则；
其中，所述XB轴和所述YB轴的方向分别与所述XA轴和所述YA轴的方向相同。


4.根据权利要求2所述的叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于，所述椭球镜测量基准平面、频率选择表面/极化栅网的支架安装平面以及平面反射镜的安装平面的法线方向与相应的准光部件的机械轴方向相同；所述准光部件上设置有至少一个轴线与准光部件的安装平面垂直测量基准孔；所述椭球镜、频率选择表面/极化栅网支架测量基准孔的数量至少为三个，且至少有一个测量基准孔1位于垂直于准光部件安装底面长边且过长边中点的平面上，有两个基准孔2和3所在平面位于同一高度，且孔心连线平行于准光部件安装平面，同时与准光部件机械轴垂直。


5.权利要求4所述的叠层式准光学馈电网络结构，其特征在于，各准光部件坐标系的X轴方向为准光部件机械轴方向，量基准孔2和3的孔心连线为Y轴方向，坐标系的原点位于孔1的圆心；
所述平面反射镜安装支架设置有至少一个测量基准孔和两个相互垂直的安装基准面，所述基准孔的位置和方向与其他准光部件相同；

【专利技术属性】
技术研发人员：邙晓斌，谢振超，李向芹，李尊良，李雪，李贝贝，钱志鹏，杨永键，王海，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31