一种用于微波天线的主动型面调节方法及装置与流程

本发明涉及航天领域，具体地，涉及一种用于微波天线的主动型面调节方法及装置。

背景技术：

近几十年随着对地球微波遥感需求的发展，卫星需要搭载大口径天线并且工作频段也越来越高。对于高工作频段的微波遥感天线来说，型面精度要求达到亚毫米级甚至微米级。卫星在轨运行期间会遭受恶劣的空间环境，天线结构温度会在±100℃之间变化，天线结构会产生较大的热变形。对于大口径天线，热变形会造成天线型面精度急剧下降，传统的被动变形控制措施已难以满足要求，必须采用主动在轨形状调节技术，才能有效降低天线热变形带来的误差，补偿因发射和应力释放造成的精度误差，提高反射面型面误差，使天线满足使用要求。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于微波天线的主动型面调节方法及装置，结果微波天线的高型面精度需求的难题。

本发明是通过下述技术方案来实现的：

一种用于微波天线的主动型面调节装置，包括由微波天线、支撑背架、调节作动器和作动杆组成的机械系统，由双目近景摄影测量相机、相机驱动器、工控机组成的型面精度测量系统，由位移传感器、作动器控制器和工控机组成的作动器控制系统；

支撑背架通过机械接口与工装或者卫星平台连接，调节作动器的固定端通过螺钉与支撑背架连接，位移输出端与作动杆的一端连接，作动杆的另一端通过螺孔与柔性铰连接，柔性铰通过螺钉与微波天线的反射面的埋件连接；

每个调节作动器内部均包含作动器控制器和位移传感器，调节作动器通过数据线与作动器控制器连接，实现作动器供电的数据采集传输，作动器控制器通过数据线与工控机连接，并通过工控机上的型面调节软件对作动器控制系统进行控制；

双目近景摄影测量相机通过数据线与相机驱动器相连，相机驱动器通过数据线与工控机相连，通过工控机上的摄影测量软件进行测量数据处理。

本发明还提供了一种用于微波天线的主动型面调节方法，包括如下步骤：

步骤一：按照装配要求将微波天线系统装配，具体的：将支撑背架通过机械接口与工装或者卫星平台连接；然后将调节作动器的固定端通过螺钉与支撑背架连接，位移输出端与作动杆的一端连接，作动杆的另一端通过螺孔与柔性铰连接；最后将柔性铰通过螺钉与微波天线的反射面的埋件连接；

测量反射面型面精度，得到型面精度rms，根据测量结果判断是否满足设计要求，如果不满足则终止调节，若不满足则进行步骤二；

步骤二：将反射面型面误差输入到型面精度测量系统，型面精度测量系统根据反射面型面误差计算各调节点调节量，计算方法采用各调节点调节效果计算、调节点调节效果叠加、求调节点调节量的方法；将计算的调节量发送给作动器控制系统，驱动相应作动器输出调节量进行调节，每次调节后需要再次测量型面精度；

步骤三：当前后两次型面精度rms变化值小于10微米，就认为反射面型面精度已经收敛，终止调节。

本发明根据微波天线实际变形的型面精度情况计算各调节点调节量，通过作动器主动进行调节，采用压电作动器可以大幅提高微波天线的型面精度。本发明完全面向工程应用，对于提高星载微波天线的型面精度非常有效。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是微波天线型面主动调节系统

图2是微波天线型面调节操作流程示意图

图中：1-微波天线；2-作动器及连接杆；3-支撑背架；4-作动器控制器；5-近景摄影测量相机；6-相机驱动器；7-工控机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于微波天线的主动型面调节装置，包括由微波天线、支撑背架、调节作动器和作动杆组成的机械系统，由双目近景摄影测量相机、相机驱动器、工控机组成的型面精度测量系统，由位移传感器、作动器控制器和工控机组成的作动器控制系统；

支撑背架通过机械接口与工装或者卫星平台连接，调节作动器的固定端通过螺钉与支撑背架连接，位移输出端与作动杆的一端连接，作动杆的另一端通过螺孔与柔性铰连接，柔性铰通过螺钉与微波天线的反射面的埋件连接；

每个调节作动器内部均包含作动器控制器和位移传感器，调节作动器通过数据线与作动器控制器连接，实现作动器供电的数据采集传输，作动器控制器通过数据线与工控机连接，并通过工控机上的型面调节软件对作动器控制系统进行控制；

双目近景摄影测量相机通过数据线与相机驱动器相连，相机驱动器通过数据线与工控机相连，通过工控机上的摄影测量软件进行测量数据处理。

如图2所示，本发明还提供了一种用于微波天线的主动型面调节方法，包括如下步骤：

步骤一：按照装配要求将微波天线系统装配，具体的：将支撑背架通过机械接口与工装或者卫星平台连接；然后将调节作动器的固定端通过螺钉与支撑背架连接，位移输出端与作动杆的一端连接，作动杆的另一端通过螺孔与柔性铰连接；最后将柔性铰通过螺钉与微波天线的反射面的埋件连接；

测量反射面型面精度，得到型面精度rms，根据测量结果判断是否满足设计要求，如果不满足则终止调节，若不满足则进行步骤二；

步骤二：将反射面型面误差输入到型面精度测量系统，型面精度测量系统根据反射面型面误差计算各调节点调节量，计算方法采用各调节点调节效果计算、调节点调节效果叠加、求调节点调节量的方法；将计算的调节量发送给作动器控制系统，驱动相应作动器输出调节量进行调节，每次调节后需要再次测量型面精度；

步骤三：当前后两次型面精度rms变化值小于10微米，就认为反射面型面精度已经收敛，终止调节。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于微波天线的主动型面调节方法，包括由微波天线、支撑背架、调节作动器和作动杆组成的机械系统，由双目近景摄影测量相机、相机驱动器、工控机组成的型面精度测量系统，由位移传感器、作动器控制器和工控机组成的作动器控制系统；支撑背架通过机械接口与工装或者卫星平台连接，调节作动器的固定端通过螺钉与支撑背架连接，位移输出端与作动杆的一端连接，作动杆的另一端通过螺孔与柔性铰连接，柔性铰通过螺钉与微波天线的反射面的埋件连接。本发明根据微波天线实际变形的型面精度情况计算各调节点调节量，通过作动器主动进行调节，采用压电作动器可以大幅提高微波天线的型面精度。本发明完全面向工程应用，对于提高星载微波天线的型面精度非常有效。

技术研发人员：董瑶海;周徐斌;李奇;王萌;赵发刚;苏若斌
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2018.06.20
技术公布日：2018.12.14