[发明专利]一种天线面形测量方法

说明书

本发明公开一种天线面形测量方法，将待测天线的馈源对准微波信号源并固定，在待测天线的馈源前端放置波束遮盖，所述波束遮盖将进入馈源的微波波束均匀划分成若干份，并控制每一份波束是否进入馈源，依次控制每一份波束轮流进入馈源，并测量和记录每一份波束的强度数据，依次控制每相邻两份波束轮流进入馈源，并测量和记录每相邻两份波束的强度数据，依次控制每相间两份波束轮流进入馈源，并测量和记录每相间两份波束的强度数据，根据每一份波束的强度数据、每相邻两份波束的强度数据和每相间两份波束的强度数据代数求解不同波束区域对应的反射面面板之间的法向相对位置偏差。本发明公开的天线面形测量方法，能够快速、准确地得到天线反射面变形。

技术领域

本发明涉及射电全息领域的波前相差去除技术，特别是涉及一种天线面形测量方法。

背景技术

天线的反射面变形会直接影响天线的天文观测效率。根据天线的衍射理论可知，天线远场分布是其口径场分布的傅里叶变换，可以表示如下：

其中，B(x,y)为天线的口径面电磁场幅值分布，为天线的口径面电磁场相位分布，f(u,v)为天线的复数远场，包括远场幅值和远场相位，(x,y)表示天线口径面上的直角坐标系，(u,v)表示以天线为核心的球面坐标系，u指的是天线的方向角，v指的是天线的俯仰角，S为天线的有效面板区域，从口径场到远场的傅里叶积分在此区域上进行，指数位置出现的a表示虚数单位。

从几何光学可知，面板的变形会影响其上复数幅值的相位。根据光程差计算可以建立天线口径场相位与反射面面板变形之间的代数关系：

其中，δ(x,y)表示天线反射面变形，可以通过天线口径面上的相位函数直接计算得到。目前，国内外的基于射电全息测量理论的天线面形测量方法就是这样进行的：先测量多个远场强度图样，然后通过迭代法求解得到未知的口径场相位分布函数最后根据相位和变形之间的代数关系解出天线反射面变形分布δ(x,y)。

目前天线面形最为常用的测量方案是基于矩形网格的三远场扫描测量。具体的，利用遥远恒星、人造卫星等自然天体源或在距离待测天线10倍口径距离之外放置电磁发射源，通过不断调整天线的方向角u和俯仰角v对信标进行二维网格扫描，直到获取完整的二维远场强度数据|f(u,v)|²。为了保证最终能够求解出口径场相位的唯一解，至少需要测量3组不同的远场强度数据|f(u,v)|²。因此，这种测量方案涉及大量的姿态切换动作，且需重复多次，因而整个过程非常耗时。并且，在测量过程中天线本身需要不断调整俯仰状态，而不同俯仰下反射面变形会因为重力产生较大差别，所以最终的变形求解结果将带有明显系统误差；另外，从所记录的远场数据求解出实际的变形分布是一个逆衍射问题，往往得不出准确解。

综上可知，目前经典的天线面形测量方法，有两个较为显著的缺陷：一是测量过程费时费力；二是从测量数据往往求解不出准确的天线反射面变形δ(x,y)。因此，有必要开发一种新颖的天线面形测量方法，使得天线保持不动即可快速采集到所需的强度数据|f(u,v)|²，且从所获强度数据求解天线反射面变形δ(x,y)的过程最好能够是代数求解过程，这样相比原先的迭代法就要快速而准确得多。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线面形测量方法，能够快速、准确地得到天线反射面变形。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种天线面形测量方法，包括：

将待测天线的馈源对准微波信号源并固定；

在待测天线的馈源前端放置波束遮盖，所述波束遮盖将进入馈源的微波波束均匀划分成若干份，并控制每一份波束是否进入馈源；

依次控制每一份波束轮流进入馈源，并测量和记录每一份波束的强度数据；

依次控制每相邻两份波束轮流进入馈源，并测量和记录每相邻两份波束的强度数据；