面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定方法，包括确定天线结构模型和促动器支撑节点；确定大型抛物面天线的两种工作模式下的整体反射面面型，确定赋形面的拟合方程；提取反射面所有主动面板的节点信息；计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面；确定面板与目标曲面的对应节点，计算促动器调整量；计算调整后整体反射面的所有节点的轴向误差；利用机电耦合模型计算天线增益，判断天线增益是否满足要求，输出最佳促动器调整量。本发明能直接准确地计算天线主动面板促动器的最佳调整量，使调整后形成的天线整体反射面更加逼近赋形面，能明显提高天线电性能，实现大型抛物面天线两种工作模式下的面型精准转换功能。
【专利说明】
面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定 方法
技术领域
[0001] 本发明属于天线技术领域，具体是一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调 整量的快速确定方法，可用于快速计算面向赋形面的大型抛物面天线主动面板促动器的最 佳调整量，从而实现大型抛物面天线两种工作模式下的面型精准转换功能，具有重要的学 术意义和工程应用价值。
【背景技术】
[0002] 大型抛物面天线在射电天文、雷达、通讯和太空探测等领域有着广泛应用，随着大 型面天线的广泛应用，不同的系统对面天线提出了不同的特殊要求，运些要求同时也推动 了面天线技术的不断向前发展。大型面天线具有高增益、窄波束特点，目前国内外已建成或 在筹建的大型射电望远镜中，反射面表面最常见的是抛物面形状，随着一部天线工作环境 的复杂化和工作模式的多样化，不同功能对大型天线提出了不同的型面要求，天线设计者 逐渐开始采用了赋形表面设计。赋形反射面天线就是对天线反射面进行赋形，通过优化反 射面的形状来提高一定区域的有效福射，并减少对区域外的福射干扰，达到福射覆盖区域 的高增益、高隔离度、低副瓣等设计要求。例如于2011年建成的意大利撒下岛射电望远镜， 为了满足天线不同频段的高工作性能要求，结合主动面板调整技术，不仅能主动调整面板 位置W补偿电性能，还能实现其反射面表面在赋形面与抛物面之间的面型转换功能，从而 天线灵活地观测在不同焦点上。
[0003] 近年来，大型天线反射面的赋形与主动调整逐渐成为了研究热点，研究内容主要 集中在应用P0、G0和高斯波束法对赋形反射面进行重构与设计方法，W及主动调整主面面 板、调整馈源或副面到匹配位置从而补偿天线电性能的方法。在已有的一些相关研究中，例 如冷国俊等的《赋形卡氏天线主面变形的副面实时补偿》中，采用了分段拟合方法近似求 解，得到副面的匹配位置是不准确的，而且调整量计算的优化过程比较缓慢;国丰等的文献 《一种赋形卡式天线主面精度和主副面调整的精确计算方法》和付丽等的文献《天线面板重 力变形的主动控制量计算方法研究》中，都是基于最佳吻合反射面，给出了考虑主面变形情 况下的副面位姿调整方法，W及主动面板调整量的确定方法。然而运种相对于最佳吻合反 射面的直接调整，得到的表面均方根误差并不是最好的，电性能也不是最优的；意大利撒下 岛射电望远镜的相关文献中，没有直接给出天线面板主动调整或面型转换的调整量确定方 法。
[0004] 因此有必要结合机电禪合理论，通过确定与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲 面，给出直接计算面向赋形面的大型抛物面天线主动面板促动器的最佳调整量的方法，使 抛物面面板主动调整后形成的天线整体反射面更加逼近赋形面，从而提高天线电性能，用 于指导实际工程中大型抛物面天线两种工作模式下的面型精准转换，运一过程即为面向赋 形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定方法。
【发明内容】
[0005] 针对W前方法存在的不足，本发明提供了一种面向赋形面的大型抛物面天线主动 面板调整量的快速确定方法，该方法针对大型抛物面天线，通过直接准确地计算面向赋形 面的大型抛物面天线主动面板促动器的最佳调整量，从而实现大型抛物面天线两种工作模 式下的面型精准转换功能，并保障天线电性能。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供的确定方法包括如下步骤：
[0007] (1)根据大型抛物面天线的结构参数及材料属性，确定天线结构模型和促动器支 撑节点；
[0008] (2)根据天线设计与工作要求，大型抛物面天线的单块面板为抛物面，天线初始整 体反射面也为抛物面，确定天线抛物面的标准方程，并根据天线设计与工作要求，调整后的 天线整体反射面为赋形面，确定天线赋形面的拟合方程；
[0009] (3)根据天线结构模型，提取反射面所有主动面板的节点信息；
[0010] (4)根据反射面所有主动面板的节点信息，提取第e块主动面板的节点信息，基于 最小二乘原理，计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面方程；
[0011] (5)确定主动面板与目标曲面的对应节点，并根据促动器支撑节点和主动面板与 目标曲面的对应节点，计算促动器调整量；
[0012] (6)判断是否所有主动面板的促动器调整量都计算完毕，若是，转至步骤(7);若 否，令e = e+l，转至步骤(4);
[0013] (7)根据所有主动面板的促动器调整量，计算调整后整体反射面相对于赋形面的 所有节点的轴向误差；
[0014] (8)基于机电禪合模型，计算天线增益，并根据大型抛物面天线的性能要求，判断 天线增益是否满足要求，若满足，输出最佳促动器调整量，若不满足，改变促动器位置，更新 天线模型，转至步骤(3)。
[0015] 所述大型抛物面天线的结构参数包括反射面口径和焦距;所述大型抛物面天线的 材料属性包括天线背架材料和反射面面板材料的密度和弹性模量。
[0016] 所述步骤(2)确定大型抛物面天线的两种工作模式下的整体反射面面型，即抛物 面的标准方程和赋形面的拟合方程，包括如下过程：
[0017] (2a)根据天线设计与工作要求，天线初始整体反射面为抛物面，其标准方程为： [001 引
[0019]其中，f为焦距;x、y、z为抛物面上任一节点的坐标值；
[0020] (2b)根据天线设计与工作要求，调整后的天线整体反射面为赋形面，其拟合方程 为：
[0021]
[0022] 其中Ms(xs，ys，zs)表示赋形面上一点坐标，a、b分别为天线反射面的投影口径A上 沿X、Y轴的半轴长，H为馈源到口径面中屯、的距离，H-a为馈源偏置距离，ZiU, y，n，m)为 Zernike《巧式表示的函数，可表示为：
[0023]
[0024] 其中t、4设为口径面上的参数，分别表示单位圆域径向半径和径向夹角，则口径面 上点极坐标可表示
为赋形面投 影中屯、点的坐标;n、m表示Zernike多项式的阶数，为非负整数，Cmn、Dmn为赋形面的特征系 数，C W为径向多项式。
[0025] 所述步骤(4)计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面方程，包括如下过程：
[0026] (4a)基于天线结构模型，提取抛物面上第e块主动面板的所有节点信息，有W个采 样节点（Xl，yl，Zl)，沿其轴向对应赋形面上的节点为(Xl，yl，Zl'），假设Ma(x日，y日，Za)为调整 后的主动面板上W个采样节点之一，过Ma点沿轴向对应赋形面上节点MsUo, yo，Zs/)，对应初 始抛物面上节点MqUq, yOiZo),利用Ms与Ma的轴向误差，根据最小二乘原理，来构造方程组 A-P = H,
[0027]
[002引
[0029]
[0030] 其中A为系数，0为天线最佳拟合抛物面的参数，W为采样点个数，f为初始抛物面的 焦距；A X、A y、A Z为天线最佳拟合抛物面顶点在坐标系中相对于初始抛物面顶点的位移， 4 X、& y分别为天线最佳拟合抛物面的焦轴绕坐标轴x、y的转角，逆时针为正，为微小量；
[0031] (4b)求解上述方程组，得到天线最佳拟合抛物面的参数0，即Ax、Ay、A Z、(I)X和 4 y;
[0032] (4c)将天线最佳拟合抛物面的参数代入公式，得到相对于赋形面拟合均方根误差 最小的目标曲面方程为：
[0033]
[0034] 所述步骤（5)确定面板与目标曲面的对应节点，计算促动器调整量，包括如下过 程：
[0035] (5a)取天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点MeUe, ye, Ze),则该点法线 方向余弦为(Pe，qe，re):
[0036]
[0037] 得到经过促动器支撑节点MeUe, ye, Ze)的法线方程：
[00；3 引
[0039] (5b)求解法线方程，得到天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点MeUe, ye, Ze)对应天线目标曲面的法线方向的交点M/ (x/，y/，z/ )坐标，利用如下公式，计算天线初 始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me相对于天线目标曲面上节点M/的法向偏差：
[0040]
[0041] (5c)确定调整系数即当目标曲面的法线方向的交点M/ U/，y/，z/ )位于 沿天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me(Xe，ye，Ze)法线方向指向反射面内侧 时，则Sg",,,取1，当节点M/位于沿Me法线方向指向反射面外侧时，则*^^气，取-1 ;
[0042] (5d)根据天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me相对于天线目标曲面 上节点M/的法向偏差和确定的调整系数W";,，计算促动器调整量A e，公式如下：
[0043]
[0044] 所述步骤(7)中，根据调整后的主动面板上采样节点MaUo, y〇，Za)和过Ma点沿轴向 对应赋形面上节点MsUo，yo,Zs^ )，计算其轴向误差：
[0045]
。
[0046] 所述步骤(8)中，利用机电禪合模型，计算天线增益，其中天线机电禪合模型如下：
[0047]
[004引 计當天线谱益，公击血下，
[0049]
[0050]式中，（0，(6)为远区观察方向，foU, d) '）为馈源方向图，
为调整后天线赋形反射面对口径场相位的影响项，e为天线结构 设计变量，包括结构尺寸、形状、拓扑和类型参数，ro为馈源到反射面一点的距离，k = 23iA 为波常数，A表示天线口径面，P '、d) '为XOY平面内的极坐标。
[0051] 本发明具有W下特点：
[0052] (1)本发明是基于大型抛物面天线的主动面结构设计，可快速确定面向赋形面的 主动面板促动器的最佳调整量，具有促动器总行程短的优点，可应用于主动反射面控制系 统中，W保障不同工作模式下的天线电性能。
[0053] (2)本发明基于天线两种工作模式下的整体反射面面型，即抛物面和赋形面，直接 准确计算出与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面方程，使调整后的天线反射面整体最 佳逼近赋形面，能明显提高天线增益、降低副瓣电平，可用于大型抛物面天线两种工作模式 下的面型精准转换，具有较高工程应用价值。
【附图说明】
[0054] 图1为本发明的流程图；
[0055] 图2为大型抛物面天线结构模型图；
[0056] 图3为天线曲面调整几何关系示意图；
[0057] 图4为天线整体反射面与主动面板调整示意图；
[0058] 图5为主动面板与促动器分布示意图；
[0059] 图6为机电禪合模型中反射面误差示意图；
[0060] 图7为调整后曲面与理想赋形面的天线电性能对比图。
【具体实施方式】
[0061] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0062] 如图1所示，一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定方法， 具体步骤如下：
[0063] 步骤1，确定天线结构模型和促动器支撑节点
[0064] 根据大型抛物面天线的结构参数、工作频率及材料属性，确定天线结构模型，在有 限元力学分析软件中建立天线结构模型，并确定促动器支撑节点；其中大型抛物面天线的 结构参数包括反射面口径和焦距，大型抛物面天线的材料属性包括天线背架材料和反射面 面板材料的密度和弹性模量。
[0065] 步骤2,确定大型抛物面天线的两种工作模式下的整体反射面面型，即抛物面的标 准方程和赋形面的拟合方程
[0066] 2.1基于步骤1中建立的天线结构模型，根据天线设计与工作要求，天线初始整体 反射面为抛物面，其标准方程为：
[0067]
[0068] 其中，f为焦距;x、y、z为抛物面上任一节点的坐标值；
[0069] 2.2根据天线设计与工作要求，调整后的天线整体反射面为赋形面，其拟合方程 为：
[0070]
[oow 其中Ms(Xs，ys，Zs)表示赋形面上一点坐标，a、b分别为天线反射面的投影口径A上 沿X、Y轴的半轴长，H为馈源到口径面中屯、的距离，H-a为馈源偏置距离，ZiU, y，n，m)为 Zernike《巧击夫元的巧掛.前夫元为：
[0072]
[0073] 其中t、4设为口径面上的参数，分别表示单位圆域径向半径和径向夹角，则口径面 上点极坐标可表示3
(抑，V。）为赋形面投 影中屯、点的坐标;n、m表示Zernike多项式的阶数，为非负整数;Cmn、Dmn为赋形面的特征系 数，C (0为径向多项式。
[0074] 步骤3,提取反射面所有主动面板的节点信息
[0075] 基于步骤1中所建立的天线结构模型和步骤2中确定的天线初始整体反射面的抛 物面标准方程，提取反射面所有主动面板的节点坐标。
[0076] 步骤4,提取第e块面板的节点信息，计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲 面方程
[0077] 4.1基于步骤3中提取的反射面所有主动面板的节点信息，提取抛物面上第e块主 动面板的所有节点信息，有W个采样节点（Xi，yi，Zi )，沿其轴向对应赋形面上的节点为(Xi， yi，Zi '），假设MaUo，yo，Za)为调整后的主动面板上W个采样节点之一，过Ma点沿轴向对应赋 形面上节点Ms(xo，yo，Zs/ )，对应初始抛物面上节点Mo(xo，yo，zo)，利用Ms与Ma的轴向误差，根 据最小二乘原理，来构造方程组A ? e = H，
[007引
[0079]
[0080]
[0081]其中A为系数，0为天线最佳拟合抛物面的参数，W为采样点个数，f为初始抛物面的 焦距；A X、A y、A Z为天线最佳拟合抛物面顶点在坐标系中相对于初始抛物面顶点的位移， 4 X、& y分别为天线最佳拟合抛物面的焦轴绕坐标轴x、y的转角，逆时针为正，为微小量；
[0082] 4.2求解上述方程组，得到天线最佳拟合抛物面的参数0，即A X、A y、A z、d) X和 4 y;
[0083] 4.3将天线最佳拟合抛物面的参数代入公式，得到相对于赋形面拟合均方根误差 最小的目标曲面方程为：
[0084]
[0085] 步骤5,确定面板与目标曲面的对应节点，计算促动器调整量
[0086] 5.1取天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点MeUe, ye, Ze),则该点法线方 向余弦为(Pe, Qe,。）：
[0087]
[008引得到经过促动器支撑节点Me (Xe，ye，Ze )的法线方程：
[0089]
[0090] 5.2求解法线方程，得到天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点MeUe, ye, Ze)对应天线目标曲面的法线方向的交点M/ (x/，y/，z/ )坐标，利用如下公式，计算天线初 始抛物面上丰动面板的化动器专撐节点Me相对于天线目标曲面上节点M/的法向偏差：
[0091]
[0092] 5.3确定调整系数'巧％.,，即当目标曲面的法线方向的交点M/(?/，y/，z/)位于沿 天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me(Xe，ye，Ze)法线方向指向反射面内侧时， 则" gw,,=取1，当节点M/位于沿Me法线方向指向反射面外侧时，则取-1;
[0093] 5.4根据天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me相对于天线目标曲面上 节点M/的法向偏差和确定的调整系数，计算促动器调整量A 6,公式如下：
[0094
[00M]步骤6,判断是否所有面板的促动器调整量都计算完毕
[0096] 基于步骤1中所建立的天线结构模型和单块主动面板调整量的计算次数，判断是 否所有面板的促动器调整量都计算完毕，若是，转至步骤(7);若否，令e = e+l，转至步骤 (4)。
[0097] 步骤7,计算调整后整体反射面相对于赋形面的所有节点的轴向误差
[009引根据步骤4中得到的调整后的主动面板上采样节点MaUo, yo，Za)和过Ma点沿轴向对 应赋形面上节点Ms(M,yo,Zs^ )，计算其轴向误差：
[0099]
[0100] 步骤8,计算天线增益，判断天线增益是否满足要求
[0101] 根据步骤7中得到的对应节点的轴向误差，将其代入天线机电禪合模型进行计算， 天线机电禪合模型如下：
[0102]
[0103]
[0104]
[0105] 式中，（0，(6)为远区观察方向，foU，4 '）为馈源方向图
为调整后天线赋形反射面对口径场相位的影响项，e为天线结构设计变量，包括结构尺寸、 形状、拓扑和类型参数，ro为馈源到反射面一点的距离，k = 23iA为波常数，A表示天线口径 面，P'、4 '为XOY平面内的极坐标。
[0106] 根据大型抛物面天线的性能要求，判断天线增益是否满足要求，若满足，输出最佳 促动器调整量，若不满足，改变促动器位置，更新天线模型。
[0107] 本发明的优点可通过一下仿真进一步说明：
[010引1.在ANSYS中建立大型抛物面天线结构模型
[0109] 本实施例中，W8米天线ANSYS结构有限元模型为案例进行分析，模型中的梁单元 采用，beaml88,壳单元选用shell63,建成的ANSYS结构模型如图2所示，其中天线焦距f为3 米，工作频段为5G化，天线背架为钢结构，材料的弹性模量为2.1 X IO7MPa，密度为7.85 X 10 -3kg/cm2;面板为侣合金，密度为2.73 X l〇-3kg/cm3，厚度为4mm。
[0110] 2.确定大型抛物面天线的两种工作模式下的整体反射面面型
[0111] 根据天线ANSYS结构模型，可确定天线初始整体反射面的抛物面标准方程为：
[0112]
[0113] 本实施例中，天线反射面的口径面取为圆，投影口径为8米，偏置距离H-a为1米，波 长A为0.06米。运里取n = 3、m = 2,并利用表1、表2数据，可确定调整后的天线整体反射面的 赋形面拟合方程为：
[0114]
[0115] 其中（Xs，ys，Zs)表示赋形面上一点坐标。
[0116] 表 1/<;'（〇 表达式
[0117]
[011 引
[0119]
[0120]
[0121] 3.提取反射面所有主动面板的节点信息
[0122] 基于天线ANSYS结构模型，提取反射面上所有主动面板的节点坐标。
[0123] 4.计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面方程
[0124] 利用上一步骤中提取的面板节点坐标信息，通过软件编程计算可得到与赋形面拟 合均方根误差最小的目标曲面方程的参数，其中五个参数Ax、Ay、A Z、(I)X和(K分别等于 0.0000005822mm、0.0000009076mm、-1.5949413714mm、-0.0054455 782rad、 0.0034934083^(1，其拟合均方根误差为1.493111111。利用五个参数可确定目标曲面，如图3所 示为天线曲面调蒋几何关系示意图，其方巧为：
[0125]
[0126] 5.确定面板与目标曲面的对应节点
[0127] 利用促动器初始位置信息、过支撑节点的法线方程W及目标曲面方程，联立方程 组，求解得到天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点对应天线目标曲面的法线方向 的交点坐标信息，如图4所示为天线整体反射面与主动面板调整示意图。
[012引6.计算促动器调整量
[0129] 根据对应节点的位置是沿着促动器支撑面板节点位置的正方向还是反方向，计算 得到对应促动器调整量。本实施例中，天线结构模型中共有主动面板36块，促动器144个，如 图5所示是主动面板与促动器分布示意图，第e块面板的促动器调整量计算完毕后，计算同 一环上的下一块面板，同一环的计算完毕后，计算下一环的，W此类推，计算所有面板的促 动器调整量。
[0130] 7.计算调整后所有节点的轴向误差
[0131] 根据得到的调整后的主动面板上采样节点与对应赋形面上节点坐标，计算调整后 整体反射面相对于赋形面的所有节点的轴向误差：
[0132]
[0133] 8.调整后与理想的天线电性能对比
[0134] 如图6所示是机电禪合模型中反射面误差示意图，利用反射面天线机电禪合模型， 分别计算出整体反射面为理想赋形面时与整体反射面为调整后曲面时所得到的天线电性 能方向图，并进行对比，如图7所示。两条曲线吻合程度高，说明调整后的天线整体反射面十 分逼近赋形面。具体对于电性能数值来说，相对于理想赋形面天线，主动面板调整后的天线 增益损失为0.469地，满足天线工程指标要求。
[0135] 通过上述仿真可W看出，采用本发明的方法可W快速确定面向赋形面的大型抛物 面天线主动面板促动器的最佳调整量，实现大口径天线在服役时两种工作面型的精准转 换，从而保证大型抛物面天线两种工作模式下工作性能都能满足指标要求。
【主权项】
1. 一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确定方法，其特征在于， 包括如下过程： (1) 根据大型抛物面天线的结构参数及材料属性，确定天线结构模型和促动器支撑节 点'; (2) 根据天线设计与工作要求，大型抛物面天线的单块面板为抛物面，天线初始整体反 射面也为抛物面，确定天线抛物面的标准方程;并根据天线设计与工作要求，调整后的天线 整体反射面为赋形面，确定天线赋形面的拟合方程； (3) 根据天线结构模型，提取反射面所有主动面板的节点信息； (4) 根据反射面所有主动面板的节点信息，提取第e块主动面板的节点信息，基于最小 二乘原理，计算与赋形面拟合均方根误差最小的目标曲面方程； (5) 确定主动面板与目标曲面的对应节点，并根据促动器支撑节点和主动面板与目标 曲面的对应节点，计算促动器调整量； (6) 判断是否所有主动面板的促动器调整量都计算完毕，若是，转至步骤(7);若否，令e = e+l，转至步骤(4); (7) 根据所有主动面板的促动器调整量，计算调整后整体反射面相对于赋形面的所有 节点的轴向误差； (8) 基于机电禪合模型，计算天线增益，并根据大型抛物面天线的性能要求，判断天线 增益是否满足要求，若满足，输出最佳促动器调整量，若不满足，改变促动器位置，更新天线 模型，转至步骤(3)。2. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述大型抛物面天线的结构参数包括反射面口径和焦距； 所述大型抛物面天线的材料属性包括天线背架材料和反射面面板材料的密度和弹性模量。3. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(2)按如下过程进行： (2a)根据天线设计与工作要求，天线初始整体反射面为抛物面，其标准方程为：其中，f为焦距;x、y、z为抛物面上任一节点的坐标值； (2b)根据天线设计与工作要求，调整后的天线整体反射面为赋形面，其拟合方程为：其中Ms(xs，ys，zs)表示赋形面上一点坐标，a、b分别为天线反射面的投影口径A上沿Χ、Υ 轴的半轴长，Η为馈源到口径面中屯、的距离，H-a为馈源偏置距离，Ζ1 (X，y，η，m)为Zerni ke多 项式表示的函数，可表示为：其中t、4设为口径面上的参数，分别表示单位圆域径向半径和径向夹角，则口径面上点 极坐标可表示天，0《t《1、0《Φ《化，（U0，V0)为赋形面投影中屯、点的 坐标;n、m表示Zernike多项式的阶数，为非负整数;Cmn、D皿为赋形面的特征系数，化"（〇为径 向多项式。4. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(4)按如下过程进行： (4a)基于天线结构模型，提取抛物面上第e块主动面板的所有节点信息，有W个采样节 点（xi，yi，zi)，沿其轴向对应赋形面上的节点为(xi，yi，zi'），假设Ma(xo，yo，Za)为调整后的 主动面板上W个采样节点之一，过Ma点沿轴向对应赋形面上节点Ms(X0，yo，Zs^ )，对应初始抛 物面上节点M日(x日，y日，z日），利用Ms与Ma的轴向误差，根据最小二乘原理，来构造方程组A·β = H，其中A为系数，β为天线最佳拟合抛物面的参数，W为采样点个数，f为初始抛物面的焦 距；Δ X、Δ y、Δ Z为天线最佳拟合抛物面顶点在坐标系中相对于初始抛物面顶点的位移， Φ X、Φ y分别为天线最佳拟合抛物面的焦轴绕坐标轴x、y的转角，逆时针为正，为微小量； (4b)求解上述方程组，得到天线最佳拟合抛物面的参数β，即Δ X、Δ y、Δ Z、φχ和Φ y; (4c)将天线最佳拟合抛物面的参数代入公式，得到相对于赋形面拟合均方根误差最小 的目标曲面方程为：5. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(5)按如下过程进行： 巧a)取天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me(Xe，ye，Ze)，则该点法线方向余 弦为（Pe，qe，re):得到经过促动器支撑节点MeUe，ye，Ze)的法线方程：巧b)求解法线方程，得到天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me(Xe，ye，Ze)对 应天线目标曲面的法线方向的交点(x/，y/，z/ )坐标，利用如下公式，计算天线初始抛 物面上主动面板的促动器支撑节点Me相对于天线目标曲面上节点的法向偏差：(5c)确定调整系数々THu..，即当目标曲面的法线方向的交点(x/，y/，z/ )位于沿天 线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me(Xe，ye，Ze)法线方向指向反射面内侧时，贝U 取1，当节点位于沿Me法线方向指向反射面外侧时，则sgn。。取-1; 巧d)根据天线初始抛物面上主动面板的促动器支撑节点Me相对于天线目标曲面上节点 的法向偏差和确定的调整系数，计算促动器调整量Δ 6，公式如下：6. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(7)中，根据调整后的主动面板上采样节点Ma(XO，y〇，Za)和过Ma点 沿轴向对应赋形面上节点Ms(xo，yo，Zs/)，计算其轴向误差：7. 根据权利要求1所述的一种面向赋形面的大型抛物面天线主动面板调整量的快速确 定方法，其特征在于，步骤(8)中，天线机电禪合模型如下：式中，（Θ，Φ )为远区观察方向，?·〇(ξ，Φ '）为馈源方向图为 调整后天线赋形反射面对口径场相位的影响项，β为天线结构设计变量，包括结构尺寸、形 状、拓扑和类型参数，ro为馈源到反射面一点的距离，k = 23iA为波常数，A表示天线口径面， P'、Φ '为X0Y平面内的极坐标。
【文档编号】G06F17/50GK105977649SQ201610512203
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】王从思, 肖岚, 项斌斌, 王伟, 许谦, 保宏, 蒋力, 王娜, 李申, 米建伟, 朱敏波, 王浩
【申请人】西安电子科技大学