[发明专利]基于远场的变形反射面天线相位中心修正方法

摘要

本发明公开了一种确定变形反射面天线相位中心修正量的方法，主要解决现有技术对结构变形仿真不准，馈源调整依靠经验等不足。其技术方案是：（1）用最佳吻合参数表示变形反射面口径面的相位差；（2）将相位差带入远场计算公式中，基于一阶泰勒级数展开，推导天线远场场强对最佳吻合参数的敏度；（3）根据敏度信息，将远场场强与最佳吻合参数组成一个线性方程组；（4）根据测得的远场场强，基于MATLAB左除运算，求解上述线性方程组，得到最佳吻合参数的最小二乘解；（5）根据最小二乘解计算相位中心修正量，指导馈源调整。本发明能有效计算变形反射面天线的相位中心调整量，可用于对变形反射面天线馈源的调整。

主权项

1.一种基于远场的变形反射面天线相位中心修正方法，包括如下步骤：（1）用变形反射面天线的最佳吻合参数p，建立最佳吻合抛物面的口径面总光程差δ；（2）用步骤（1）中的口径面总光程差δ，建立最佳吻合抛物面的口径面相位差（3）根据口径场方法，利用步骤（2）中的口径面相位差建立变形反射面天线远场电场E′(θ,φ)计算公式：式中，θ为球坐标系的仰角，φ为球坐标系的方位角，该球坐标系的圆心处于口径面中心o₀，对应的笛卡尔坐标系为o₀x₀y₀z₀，ρ′为x₀o₀y₀平面内极坐标的极径分量，φ′为x₀o₀y₀平面内极坐标的极角分量，Q(ρ′,φ′)为口径场分布函数，j为虚数符号，为波常数，f′为工作频率，c′为光速，A为反射面天线在x₀o₀y₀平面上的投影面积；（4）对步骤（3）中指数项进行一阶泰勒级数展开，用最佳吻合参数p表示近似远场电场E′_a(θ,φ)：E′_a(θ,φ)＝E(θ,φ)+c^T(θ,φ)·p，其中，c(θ,φ)为远场测量点(θ,φ)处的电场对最佳吻合参数p的敏度列向量，E(θ,φ)为远场测量点(θ,φ)处的理想电场，上标T为矩阵转置运算符；（5）在主波束附近选择m个远场测量点(θ_i,φ_i)，i＝1,2,…,m，m≥6，分别带入步骤（4）近似远场电场E′_a(θ,φ)中，组成以最佳吻合参数p为变量的线性方程组：E→a′(θ,φ)=E→(θ,φ)+B·p]]>式中，E→a′(θ,φ)=[Ea′(θ1,φ1),...,Ea′(θm,φm)]T]]>是变形反射面天线在m个远场测量点(θ_i,φ_i)处的近似电场E′_a(θ_i,φ_i)组成的列向量，是理想反射面天线在m个远场测量点(θ_i,φ_i)处的理想电场E(θ_i,φ_i)组成的列向量，B＝[c(θ₁,φ₁),…,c(θ_m,φ_m)]^T是m个远场测量点(θ_i,φ_i)处的电场对最佳吻合参数p的敏度列向量c(θ_i,φ_i)组成的m行6列矩阵；（6）根据步骤（4）的敏度列向量c(θ,φ)，生成m个远场测量点(θ_i,φ_i)处的电场对最佳吻合参数p的敏度数据c^d(θ_i,φ_i)，将敏度数据按照测量点顺序整理成矩阵B的形式存储起来；（7）根据口径场方法，生成m个远场测量点(θ_i,φ_i)处理想电场数据E^d(θ_i,φ_i)，将理想电场数据按照测量点顺序整理成列向量的形式存储起来；（8）测量m个远场测量点(θ_i,φ_i)处的实际电场数据E′^d(θ_i,φ_i)，将测量的实际电场数据按照测量点顺序整理成列向量的形式存储起来；（9）调用步骤（6）、（7）、（8）存储的数据文件，求解步骤（5）的线性方程组，得到最佳吻合参数p的最小二乘解；（10）将步骤（9）中最佳吻合参数p的最小二乘解带入下面三式，求得变形反射面天线的相位中心修正量：Δf₁＝u_o+f·sin(β)≈u_o+f·β，Δf₂＝v_o-f·sin(α)≈v_o-f·α，Δf₃＝w_o-[2f-f·cos(α)-f·cos(β)]+h≈w_o+h，其中，Δf₁为相位中心沿X′轴的修正量，Δf₂为相位中心沿Y′轴的修正量，Δf₃为相位中心沿Z′轴的修正量；（11）根据相位中心修正量Δf₁、Δf₂和Δf₃，将馈源沿X′轴移动Δf₁，沿Y′轴移动Δf₂，沿Z′轴移动Δf₃，实现变形反射面天线相位中心的修正。