一种三反射镜紧缩场天线测量系统及结构和参数确定方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种三反射镜紧缩场天线测量系统及其结构和参数确定方法，该系统中，馈源被设置在方向移动装置上，主反射镜大小、曲率固定，两赋形副反射镜均是凹凸性可调的赋形反射镜，其参数以及各反射镜之间的几何关系，基于等效抛物面理论和波束模式展开理论确定，馈源发出的电磁波经第一赋形副反射镜、第二赋形副反射镜及主反射镜反射，形成出射场。本发明专利技术实施例提供的三反射镜紧缩场天线测量系统，通过调整方向移动装置使得馈源发出的电磁波辐射方向灵活可调，且两赋形副反射镜的参数以及各个反射镜之间的几何位置关系，可以基于等效抛物面理论和波束模式展开理论计算确定，使得三反射镜紧缩场天线测量系统具有较高的几何设计自由度。高的几何设计自由度。高的几何设计自由度。

【技术实现步骤摘要】
一种三反射镜紧缩场天线测量系统及结构和参数确定方法


[0001]本专利技术涉及天线测量
，特别是涉及一种三反射镜紧缩场天线测量系统以及三反射镜紧缩场天线测量系统的结构和参数确定方法。

技术介绍

[0002]毫米波太赫兹技术在天文、遥感、成像、安检等领域有广泛的应用，为了保证毫米波太赫兹技术可以正常工作，需对其进行精确测量。而毫米波太赫兹技术中通常用到的是大口径天线，但常规的场地法测量很难满足大口径天线测量需要的远场测量距离条件，因此，在测量毫米波太赫兹系统时，一般会用到紧缩场天线测量系统。
[0003]紧缩场天线测量系统是将由馈源发出的球面波，通过反射镜的聚焦和变换，最终转化成一种近似平面波的测试系统，近似平面波的区域被称为静区。在多种类型的紧缩场天线测量系统中，三反射镜紧缩场测量系统因为其无馈源遮挡、赋形副反射面尺寸小，成本低、口径利用率及交叉极化隔离度高等优势，是应用较为广泛的一种紧缩场天线测量系统。
[0004]三反射镜紧缩场天线测试系统通常由馈源和三个反射镜构成。目前的三反射镜紧缩场天线测量系统中，为了得到较好的静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三反射镜紧缩场天线测量系统，其特征在于，所述系统包括：方向移动装置、馈源、主反射镜、第一赋形副反射镜以及第二赋形副反射镜；所述馈源，设置在所述方向移动装置上，用于产生电磁波；所述方向移动装置，用于带动所述馈源移动以调整所述电磁波的辐射方向；所述主反射镜为镜面大小固定且曲率参数固定的曲面镜；所述第一赋形副反射镜和第二赋形副反射镜是由不规则表面点构成的凹凸性可调的赋形反射镜；所述第一赋形副反射镜和第二赋形副反射镜的曲面形式、凹凸性以及各个反射镜之间的相互几何位置关系，是预先基于等效抛物面理论和波束模式展开理论计算确定的；所述馈源发出的电磁波经过第一赋形副反射镜反射到第二赋形副反射镜上，第二赋形副反射镜将电磁波反射到主反射镜上，经主反射镜反射的电磁波以平面电磁波出射，生成系统出射场；所述第一赋形副反射镜与第二赋形副反射镜之间的电磁波波束趋近平行，形成卡塞格伦反射形式；所述第二赋形副反射镜与主反射镜之间的电磁波波束在特定区域汇聚，形成格里高利反射形式。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述主反射镜为矩形口径的反射镜。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括衍射挡板；所述衍射挡板放置于所述特定区域，用于吸收反射镜边缘的衍射波。4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述的特定区域为：所述第二赋形副反射镜与主反射镜之间的焦散区。5.一种三反射镜紧缩场天线测量系统的结构和参数确定方法，其特征在于：用于对权利要求1所述的三反射镜紧缩场天线测量系统进行结构和参数确定；所述方法包括：通过多次移动所述方向移动装置确定实际所需的馈源辐射方向；基于等效抛物面理论、馈源辐射方向和消除交叉极化成分的要求，确定三反射镜紧缩场天线测量系统的几何结构形式、及所述第一赋形副反射镜和第二赋形副反射镜曲面形式；所述几何结构形式，用于表征三个反射镜之间的相对几何位置关系；基于波束模式展开理论和所述馈源辐射方向，对已确定的几何结构形式，求解满足系统静区性能要求的自由变量的初始值以及各个反射镜光心位置的初始坐标值；其中，自由变量包括：θ0、α、β、l、L0；其中，θ0为所述馈源辐射的电磁波的方向与水平方向的夹角，记为馈源偏置角；α为所述第一赋形副反射镜光心到第二赋形副反射镜光心的射线与水平方向的夹角；β为所述第二赋形副反射镜光心到所述主反射镜光心的射线与水平方向的夹角；l为所述第一赋形副反射镜光心与所述第二赋形副反射镜焦点连线的长度；L0为所述馈源与第一赋形副反射镜光心之间的距离；基于所述馈源的场的分布以及期望的出射场分布，根据能量守恒原理确定系统映射函数；所述映射函数，用于表征馈源张角θ和系统出射场位置半径r的映射关系；基于动态波带跟踪理论，对所述馈源发出的电磁波进行跟踪分析，获取所述赋形副反
射镜的所有镜面参数；所述镜面参数包括：镜面法向量、两个相互正交的镜面曲率方向和对应的曲率。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于等效抛物面理论、馈源辐射方向和消除交叉极化成分的要求，确定三反射镜紧缩场天线测量系统的几何结构形式、及所述第一赋形副反射镜和第二赋形副反射镜曲面形式；所述几何结构形式，用于表征三个反射镜之间的相对几何位置关系的步骤，包括：获得所述方向移动装置确定的馈源辐射方向；基于三反射镜紧缩场天线测量系统及其等效抛物面间的转换关系式、所述馈源辐射方向，和所述馈源辐射方向的中心轴线应与等效抛物面中心轴线一致的要求，为所述三反射镜紧缩场系统建立其等效抛物面模型及其等效关系，以及第一交叉极化相消条件；基于所述馈源辐射方向、等效抛物面模型及其等效关系，以及第一交叉极化相消条件，确定三反射镜紧缩场天线测量系统的几何结构形式、及所述第一赋形副反射镜和第二赋形副反射镜曲面形式；所述几何结构形式，用于表征三个反射镜之间的相对几何位置关系。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三反射镜紧缩场天线测量系统及其等效抛物面间的转换关系式为：所述三反射镜紧缩场天线测量系统及其等效抛物面间的转换关系式为：其中，ε为等效抛物面模型中的馈源偏置角，θ0为所述三反射镜紧缩场天线测量系统中的馈源偏置角，θ1为所述馈源与所述第一、第二赋形副反射镜的共焦焦点的连线与水平方向的夹角，θ2为所述第一、第二赋形副反射镜的共焦焦点与所述主反射镜的焦点的连线与水平方向的夹角，e为方向向量，P
i
为曲面形式，δ
i
为曲面的凹凸性，i为曲面编号；所述第一交叉极化相消的条件的公式为：P1＝
‑
sign(l)sign(l)其中，sign为符号函数，θ0为馈源偏置角；α为第一赋形副反射镜光心到第二赋形副反射镜光心的射线与水平方向的夹角；β为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚远，俞俊生，于海洋，李峙，陈雨晴，张亮，陈晓东，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：