[发明专利]具有两级位姿调整功能的均匀分块高精度副反射面装置

说明书

本发明公开了一种具有两级位姿调整功能的均匀分块高精度副反射面装置，它涉及通信、测控以及射电天文等领域。本发明副反射面装置包括调整装置、副反射面、单层空间背架和面板精调装置。调整装置采用动、定平台为平面桁架的多杆六自由度副面调整机构，实现对副反射面的初级位姿调整；副反射面由均匀分块的一个多边形面板和若干个扇形面板组成；单层空间背架的内外边数为1比2形式，为副反射面提供结构支撑；面板精调装置实现对副反射面的次级位姿调整。这种装置不仅能够实现副反射面的两级位姿调整，而且能够提高副反射面的整体刚度，减小整体重量，同时能够提升安装调整效率和提高调整精度。

技术领域

本发明涉及通信、测控以及射电天文等技术领域，特别是指一种具有两级位姿调整功能的均匀分块高精度副反射面装置。

背景技术

双偏置天线是指主面对副面偏置、副面对馈源偏置。双偏置天线既克服了副面对主面的遮挡，又克服了馈源及支臂对副面的遮挡，从而改善了天线方向图的近轴旁瓣特性和馈源的输入电压驻波比特性，而且具有较高的天线效率。

格里高利形式的双偏置天线容易实现紧凑的结构而且初级馈源和副面之间有较大间隔，可减小近场效应而易于实现远场条件，因此应用范围更为广泛。下偏置天线由于重心位置低，且有利于接收系统的安装和维护，为大量工程所采用。

正是因为双偏置天线具有以上优点，国际大科学工程——平方公里阵SKA（SquareKilometre Array）射电望远镜项目，采用了下偏置格里高利双反射面天线形式。

对于双偏置天线而言，副反射面的几何尺寸、与主面的相对位置关系均与圆对称反射面天线有着很大的差异，如何将副反射面精确地调整到理论位置上去，是设计中的关键问题，否则，将导致主、副反射面位置关系不匹配，引起天线效率的急剧下降。

SKA项目由总计2500面15米口径的双偏置反射面天线组成，接收来自遥远宇宙的微弱射电信号，因此需要天线具有高效率、低噪声性能，以及低成本和快速安装的特点，其中，天线效率要求在15GHz时，应优于88%。

目前，SKA工程已完成了三个先导单元天线，文献《DVA-C：A Chinese dishprototype for the Square Kilometre Array》（2015 International Symposium onAntennas and Propagation）中介绍了中国SKA样机的研制；文献《The design of theMeerKAT dish optics》（Electromagnetics in Advanced Applications，2012International Conference）中介绍了南非SKA样机的研制；文献《Update on the SKAoffset optics design for the U.S. Technology Development Project》（Aerospace ,IEEE Conference，March 2011）中介绍了加拿大SKA样机的研制。上述的三个原理样机，均采用复合材料整体式副反射面，这种成型方式虽然能够简化加工制造过程，但对于SKA项目来说，存在以下不足：

（1）整体式副反射面所需要的模具也为整体式结构，几何尺寸大，导致加工精度低；大尺寸的复合材料在成型过程中，易产生内应力和收缩不均匀的缺陷，导致成型后的副反射面整体精度下降。

（2）上述的三种整体式副反射面，没有设置精度调整点，成型后的副反射面精度不能控制，使得成品率降低。

（3）以上三种副反射面形式，结构支撑点少，当天线在做俯仰运动时，易产生变形，影响天线效率。