一种天馈式紧缩场装置的制作方法

本实用新型涉及紧缩场的技术领域，特别涉及一种高稳定性的天馈式紧缩场装置，总体结构上采用天馈式布局，主要目的是提升紧缩场结构系统的稳定性，降低超大规模紧缩场结构设计和制造难度，提升超大规模紧缩场静区的平面波质量和长期稳定性，特别适用于反射面规模超过30m的超大型紧缩场。

背景技术：

随着大规模、批量化大型电子装备，如全尺寸实装飞机和大型舰载相控阵雷达等的列装和维护的需求，精密测量全尺寸雷达目标散射和大口径天线的需求日益迫切。传统的单反射面紧缩场，通常采用地馈式偏馈布局，反射面为前倾或侧躺式结构。静区尺寸超过30m的超大规模反射面弯曲偏置悬臂长度将近达8m，地馈布局反射面的前倾力矩将降低结构系统的稳定性，不利于克服自重引起的背架结构短时变形和长期蠕变，不利于保证反射面系统的型面机械精度和静区平面波性能。此外，超大规模紧缩场将增加反射面和馈源整体定位基础的工程实现难度和制造成本，难以应对混凝土基础因非均匀承载引起的非均匀沉降，从而进一步导致馈源偏焦照射紧缩场反射面引起静区质量恶化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提出一种天馈式紧缩场装置，馈源采用天馈式布局照射反射面，紧缩场为后躺式降低了反射面自重对结构稳定性和型面精度的影响，激光跟踪仪实时监控馈源和反射面之间相对位置的漂移，来自适应定位馈源调整至反射面的焦点。

本实用新型为了达到上述目的采用如下技术方案：

一种天馈式紧缩场装置，包括单反射面紧缩场的反射面、天馈式紧缩场的馈源自适应定位装置、紧缩场的馈源、桁架式紧缩场背架结构、测量馈源和反射面相对位置的激光跟踪仪、微波暗室地面、紧缩场静区内待测设备、微波暗室后墙、安装天馈式馈源的微波暗室天花板和微波暗室前墙，其中，所述的单反射面的紧缩场的反射面通过桁架式紧缩场背架结构固定于微波暗室前墙不远处，用以校正激励源波前转换为所期望的平面波波前，反射面采用后躺式固定，其焦点位于安装天馈式馈源的微波暗室天花板，所述的紧缩场的馈源，安装于暗室天花板的反射面焦点处，用于装置最终在等效静区内形成平面波时提供初始波源；所述的测量馈源和反射面相对位置的激光跟踪仪，固定于暗室地面，激光跟踪仪用于实时监控反射面与馈源系统相对位置漂移变化，并通过馈源自适应定位装置实时调整馈源于反射面的焦点，提升紧缩场静区性能的稳定性；所述的紧缩场静区内待测设备位于紧缩场系统的静区，该区域的电磁波具有平面波的特性，可用于天线/RCS测试。

其中，所述的天馈式紧缩场反射面采用后躺式结构，将地馈式偏馈紧缩场反射面的前倾偏置所致的背架悬臂设计改善为下支撑，通过下移反射面系统的重心克服自重引起的前倾力矩，从而改善其结构稳定性。

其中，激光跟踪仪实时监控反射面与馈源系统相对位置漂移变化，自适应定位馈源实现最佳匹配照射反射面，有利于提升紧缩场结构系统的稳定性。所述的天馈式紧缩场的馈源与反射面安装基础难以整体化，相互位置存在非均匀漂移的因素，采用激光跟踪仪实时监控几何位置动态变化，自适应定位馈源至反射面的焦点。

其中，所述的紧缩场反射面口面设计的边缘，不局限于反射面某特定的边缘形式，包括锯齿或卷曲处理。以抑制边缘绕射对静区的干扰。

其中，所述的天馈式紧缩场系统安装于微波暗室内，各面墙壁的吸波材料经选型与布局的优化，实现最佳的低背景电平。

其中，所述的天馈式紧缩场系统核心功能是形成超大规模平面波静区，不局限于特定用途的电磁辐射、散射或其它仿真测量的具体应用。

本实用新型的原理如下：

本实用新型的天馈式紧缩场装置是基于反射面结构的低重心设计，提升超大规模紧缩场结构系统的稳定性，改善精密反射面系统的型面精度，提升静区平面波质量。低重心设计的原理是将超大规模偏馈反射面的弯曲偏置，采用后躺式布局，背架主承力由前倾悬臂式优化调整为下支撑结构，减少了自重产生的前倾倾覆力矩，提升了结构系统的稳定性。天馈式馈源与反射面之间的精密匹配定位，由激光跟踪实时监控，并与馈源自适应定位装置形成闭环系统，实现天馈式馈源的最佳匹配照射，形成超大规模的等幅等相平面波静区。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型提升了紧缩场系统的结构稳定性，尤其适合于大型或超大型紧缩场暗室系统。本实用新型克服了传统的地馈偏馈式紧缩场布局，超大规模的反射面将过度前倾引起较大的倾覆力矩。因为超大规模反射面偏馈非对称布局增大的反射面弯曲偏置会超过8m，自重和偏置形成的极大的倾覆力矩，极大程度地降低结构系统的稳定性，抵消其影响需补偿设计也会增加工程难度和制造成本。

(2)本实用新型的自适应馈源定位系统，通过激光跟踪实时监控反射面和天馈馈源的相对位置变化，自适应匹配定位于反射面的焦点，解决反射面和馈源安装结构基础难以一体化引起的非均匀沉降漂移。

附图说明

图1是天馈式紧缩场装置侧视示意图；

图2是紧缩场装置口径面正前视图；

图3是紧缩场装置口径面与前中后静区侧视图；

图4是紧缩场装置中静区水平线幅相分布图(300MHz)；

图5是紧缩场装置中静区竖直线幅相分布图(300MHz)；

图中附图标记含义为：

图1中：1为单反射面紧缩场的反射面，2为天馈式紧缩场的馈源自适应定位装置，3为紧缩场的馈源，4为桁架式紧缩场背架结构，5为测量馈源和反射面相对位置的激光跟踪仪，6为微波暗室地面，7为紧缩场静区内待测设备，8为微波暗室后墙，9为安装天馈式馈源的微波暗室天花板，10为微波暗室前墙。

图3中：101为后躺式紧缩场反射面，301为天馈式紧缩场的馈源，11为紧缩场的静区。

图4和图5中：Phase为静区场的相位(deg.)分布，Magnitude为静区场的归一化幅度(dB)分布，工作频率为300MHz，截线分别位于中心静区的水平线(x position[m])和竖直线(y position[m])。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本实用新型。

本实用新型的一个优选实施例：

如图1所示的天馈式紧缩场装置，包括单反射面紧缩场的反射面1、天馈式紧缩场的馈源自适应定位装置2、紧缩场的馈源3、桁架式紧缩场背架结构4、测量馈源和反射面相对位置的激光跟踪仪5、微波暗室地面6、紧缩场静区内待测设备7、微波暗室后墙8、安装天馈式馈源的微波暗室天花板9和微波暗室前墙10，其中，

所述的单反射面的紧缩场的反射面1通过桁架式紧缩场背架结构4固定于微波暗室前墙10不远处，用以校正激励源波前转换为所期望的平面波波前，反射面采用后躺式固定，其焦点位于安装天馈式馈源的微波暗室天花板9。

所述的紧缩场的馈源3，安装于暗室天花板9的反射面焦点处，用于系统最终在等效静区内形成平面波时提供初始波源。单反射面紧缩场系统采用天馈式布局，主要目的是提升紧缩场结构系统的稳定性，降低超大规模紧缩场结构设计和制造难度，提升超大规模紧缩场静区的平面波质量和长期稳定性。

所述的测量馈源和反射面相对位置的激光跟踪仪5，固定于暗室地面，激光跟踪仪实时监控反射面与馈源系统相对位置漂移变化，并通过馈源自适应定位装置实时调整馈源于反射面的焦点，提升紧缩场静区性能的稳定性。

所述的微波暗室各墙面、地面、天花板的墙壁均铺设吸波材料，吸波材料经选型与布局的优化，以实现最佳的低背景电平。

所述的紧缩场静区内待测设备7位于紧缩场系统的静区，该区域的电磁波具有平面波的特性，可用于天线/RCS测试。

单反射面紧缩场的反射面1尺寸宽60m、高35m，焦距65m，虚顶点抬高1.5m，单反射面紧缩场的反射面1左右锯齿16个、上下边齿28个，左右边齿长度3.2m、上下边齿长度3.2m。最低工作频率300MHz，单反射面紧缩场的反射面1的电尺寸约为35～60倍波长，边齿长度3.2倍波长，口径尺寸及边缘锯齿长度满足紧缩场的低频极限要求。

安装紧缩场的暗室尺寸为宽75m×高40m×长140m，静区中心位于暗室中心高度，静区尺寸宽40m、高20m、长40m，水平口径利用率约达70％，竖直方向口径利用率约达60％。旋转抛物面的双弯曲最前最后偏置量近达8m，如图3所示，101为后躺式紧缩场反射面，301为天馈式紧缩场的馈源，11为紧缩场的静区。反射面布局采用后躺式结构有利于改善反射器结构系统的受力状况及长期稳定性。

本示例规格的紧缩场最低工作频率为300MHz，并且存在低频扩展至150MHz的可能，但需对馈源镜像区布置吸波材料的布局特殊处理，以抑制镜像偏焦波束对主波束的干扰。因为在米波段吸波材料性能有限，尤其是倾斜大角度入射激励出的双站镜像波束，即使墙壁覆盖吸波处理仍与理想金属平面类似时，镜像反射形成对反射面的偏焦照射，导致平面波角谱开裂出现上仰的波谱分量，干扰静区正常波束。

本示例规格的紧缩场最高工作频率建议为18GHz，满足常用微波波段的测试需求，并且存在高频扩展至40GHz的可能，则反射器结构系统的整体型面精度需达到75微米。高频性能主要取决于反射面结构系统的精度和稳定性，天馈式布局设计有利于保证超大规模紧缩场系统的高频性能。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术。