一种反射面天线的反射面安装调整方法

摘要

本发明涉及一种反射面天线的反射面安装调整方法，依次安装反射面单元，并在每个反射面单元安装后进行初步调整，使得每个反射面单元的位置精度达到预定位置精度要求；全部反射面单元安装完成后，使用摄影测量仪拍摄反射面，以获取包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据，每个反射面单元的表面设置有编码点和测量点；根据获得的反射面单元的调整点的调整量进行调整，直至反射面的表面精度达到预定精度要求，所述调整点的调整量是根据所测数据与理论数据在计算机软件上对比得到的。采用本发明实施例提供的方法，提高了反射面天线的安装调整效率及表面精度。

说明书

技术领域

本发明涉及反射面天线技术领域，具体地说，涉及一种反射面天线的反射面安装调整方法。

背景技术

反射面天线泛指通过反射面对电磁波的散射效应形成期望的辐射方向图的天线。反射面的表面精度是天线的主要技术性能指标之一，直接影响天线的电性能。

大口径反射面天线通常由多块面板拼接而成，为保证反射面的表面精度，需要调整各个面板，从而使拼合而成的反射面形状与理想反射面吻合。

传统的反射面调整方法是由工作人员根据实际测得的数据凭经验调整，其调整效率低且无法保证反射面精度。

目前虽然有针对这一问题的研究，但通常停留在软件模拟调整阶段，未见可用于工程实际的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统的多面拼接的反射面天线的反射面调整方法效率低、反射面精度无法保证。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种反射面天线的反射面安装调整方法，包括：

依次安装反射面单元，并在每个反射面单元安装后进行初步调整，使得每个反射面单元的位置精度达到预定位置精度要求；

全部反射面单元安装完成后，使用摄影测量仪拍摄反射面，以获取包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据，每个反射面单元的表面设置有编码点和测量点；

根据获得的反射面单元的调整点的调整量进行调整，直至反射面的表面精度达到预定精度要求，所述调整点的调整量是通过根据所述包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据进行计算得到的。

本发明实施例中，对反射面表面精度的调整包括初调和精调两个过程。在每个反射面单元安装完成后即进行初调，使得反射面安装完成后，其表面精度与理想值偏差不大，避免因初始偏差过大导致后续多次调整。待反射面安装完成后，通过摄像测量仪对反射面整体进行拍照测量，从而确定调整点的调整量，进行精调。由于调整点的调整量是根据实际测量数据计算得到的，具体是将实际测量数据与理想数据进行计算对比，从而得到调整点的偏差，较之传统的经验调整方式，其调整方式科学准确，保证了反射面的表面精度。

可选的，上述在每个反射面单元安装后进行初步调整，包括：

在每个反射面单元安装后，使用摄影测量仪拍摄反射面单元，以获得所述反射面单元的N个编码点的数据，所述N为不小于2的整数；

根据获得的所述反射面单元的调整点的调整量，调整所述反射面的位置。

利用摄影测量仪对每个反射面单元进行初调，可以提高初调效率及初调精度。

可选的，在经纬仪的监视下安装第一个反射面单元并作为之后天线反射面单元安装基准，在使用摄影测量仪拍摄反射面之前，该方法还包括：

通过经纬仪观测窗口观测反射面单元的软标尺定位点，初步调整反射面单元的位置，使得所述软标尺定位点在观测窗口内与仪器中心点的误差满足设定值。

基于上述任意方法实施例，可选的，上述反射面单元为天线面瓣。

基于上述任意方法实施例，可选的，上述在每个反射面单元安装后进行初步调整，包括：在每个反射面单元安装后，调整反射面单元各调整点处的面板-背架连接螺栓；

基于上述任意方法实施例，可选的，上述根据获得的反射面单元的调整点的调整量进行调整，包括：根据获得的反射面单元的调整点的调整量，调整所述调整点处的面板-背架连接螺栓。

本发明实施例还提供一种反射面天线的反射面安装调整方法，包括：

获取每个反射面单元的初始安装数据，并分别根据各个反射面单元的初始安装数据计算并输出每个反射面单元的调整点的初始调整量，以便初步逐个调整每块反射面单元；

获取摄影测量仪拍摄的完整反射面的数据，所述完整反射面的数据包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据，每个反射面单元的表面设置有编码点和测量点；根据所述反射面的数据计算并输出反射面单元的调整点的调整量，以便根据所述调整量进行精确调整，直至反射面的表面精度达到预定精度要求。

可选的，所述获取每个反射面单元的初始安装数据，包括：

获取摄影测量仪拍摄的每个反射面单元的初始安装数据，所述初始安装数据包含反射面单元的N个编码点的数据，所述N为不小于2的整数。

可选的，所述分别根据各个反射面单元的初始安装数据计算并输出每个反射面单元的调整点的初始调整量，包括：

分别将各个反射面单元的初始安装数据进行坐标系转换，并将转换后的初始安装数据与理论反射面单元数据进行对比，根据对比结果计算反射面单元的调整点的初始调整量并输出。

可选的，

所述根据所述完整反射面的数据计算并输出反射面单元的调整点的调整量，包括：

将初步装配完成的所述完整反射面的数据进行坐标系转换，并将转换后的反射面的数据与理论反射面数据进行比对，根据比对结果计算反射面单元的调整点的调整量并输出。

可选的，所述反射面单元为天线面瓣。

本发明实施例中，对反射面表面精度的调整包括初调和精调两个过程。在每个反射面单元安装完成后即进行初调，使得反射面安装完成后，其表面精度与理想值偏差不大，避免因初始偏差过大导致后续多次调整。待反射面安装完成后，通过摄像测量仪对反射面整体进行拍照测量，从而确定调整点的调整量，进行精调。由于调整点的调整量是根据实际测量数据计算得到的，具体是将实际测量数据与理想数据进行计算对比，从而得到调整点的偏差，较之传统的经验调整方式，其调整方式科学准确，保证了反射面的表面精度。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的方法流程图；

图2是本发明另一个实施例提供的方法流程图；

图3是基于本发明实施例提供的方法得到的天线面板测量点RMS的残差图；

图4是基于本发明实施例提供的方法得到的反射面RMS测量结果。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

反射面天线包括天线背架、反射面和支撑机构。为方便实际安装，反射面通常被分成几十甚至几百个反射面板。单块反射面板通过支撑机构固定到天线背架上，最终拼接成规定形状的反射面。支撑机构除了用于连接反射面板与天线背架，还用于调整天线面板的位置。

根据调整方向不同，支撑机构分为三类：调整反射面板法向的支撑机构、调整法向面板周向的支撑机构和通过改变反射面板的曲率来改变面板形状的支撑结构。工程中应用最多且最简单的是调整反射面板法向的支撑机构，特别是采用球面连杆机构作为高精度大口径反射面天线的支撑机构，这种机构由螺栓作为主要部件。

本发明实施例将以使用球面连杆机构的高精度大口径天线的安装调整为例，详细说明反射面天线的反射面安装调整方法。

具体的，5块反射面板(1块内圈反射面板、2块中圈反射面板和2块外圈反射面板)组成1瓣天线面瓣，16瓣天线面瓣组成完整的反射面。每块反射面板的表面有测试点和编码点，优选的，每块反射面板上有至少4个测试点和至少1个编码点。

首先从安装调整的实施过程入手，对本发明实施例提供的方法进行说明，如图1所示，该方法包括：

101、依次安装反射面单元，并在每个反射面单元安装后进行初步调整，使得每个反射面单元的位置精度达到预定位置精度要求；

102、全部反射面单元安装完成后，使用摄影测量仪拍摄反射面，以获取包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据；

103、根据获得的反射面单元的调整点的调整量进行调整，直至反射面的表面精度达到预定精度要求，所述调整点的调整量是通过根据所述包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据进行计算得到的。

本发明实施例中，对反射面表面精度的调整包括初调和精调两个过程。在每个反射面单元安装完成后即进行初调，使得反射面安装完成后，其表面精度与理想值偏差不大，避免因初始偏差过大导致后续多次调整。待反射面安装完成后，通过摄像测量仪对反射面整体进行拍照测量，从而确定调整点的调整量，进行精调。由于调整点的调整量是根据实际测量数据计算得到的，具体是将实际测量数据与理想数据进行计算对比，从而得到调整点的偏差，较之传统的经验调整方式，其调整方式科学准确，保证了反射面的表面精度。

本发明实施例中，上述反射面单元可以是指天线面瓣。

相应的，上述101中，安装反射面单元具体是指安装天线面瓣。本发明实施例不对天线面瓣的安装方式进行限定，下面仅举例说明：

安装内圈反射面板：根据面板孔位置固定辐射梁与桁架之间位置，然后带上第一型号螺栓，调整杆在面板各孔正中位置；放置面板调整片、根据面板-背架连接螺栓预装尺寸表调整螺栓尺寸，用螺母微调球面垫圈a和锥面垫圈a，使连接螺栓尺寸达到要求，调整好位置先点焊调整片，用螺母紧固第一型号螺栓。然后安装第二型号螺栓，用螺母微调球面垫圈a和锥面垫圈a，调整好位置后，用螺母紧固第二型号螺栓。

安装中圈反射面板：根据面板孔位置固定辐射梁与桁架之间位置，然后带上第二型号螺栓，调整杆在面板各孔正中位置；放置面板调整片、根据面板-背架连接螺栓预装尺寸表调整螺栓尺寸，用螺母微调球面垫圈a和锥面垫圈a，使连接螺栓尺寸达到要求，调整好位置先点焊调整片，用螺母紧固第二型号螺栓。然后安装第三型号螺栓，用螺母微调球面垫圈a和锥面垫圈a，调整好位置后，用螺母紧固第三型号螺栓。

安装外圈反射面板：根据面板孔位置固定辐射梁与桁架之间位置，然后带上第三型号螺栓调整杆在面板各孔正中位置；(涉及高空作业，需要人员搭脚手架，一边移动一边安装)放置面板调整片、根据面板-背架连接螺栓预装尺寸表调整螺栓尺寸，用螺母微调球面垫圈a和锥面垫圈a，使连接螺栓尺寸达到要求，调整好位置先点焊调整片，用螺母紧固第三型号螺栓。

安装过程中，每块反射面板间缝隙要均匀，整体观察主面，面板不合适的，将面板方位调整松开，进行移动调整，面板间缝隙不足5mm，需要开缝。要求：环、竖缝控制在5mm；观察各调整杆，要求调整杆与面板垂直，若不垂直，钳工修配完成，杜绝调整杆歪斜使用。

每安装完一瓣天线面瓣，对该天线面瓣进行初调。

初调的目的是使得天线面瓣的位置精度达到预定位置精度要求，以降低后续调整次数。本发明实施例中，对天线面瓣的初调方式有多种，可以由工作人员根据经验进行调整，也可以借助仪器进行初调。

借助仪器进行初调的实现方式可以是：

使用摄影测量仪拍摄天线面瓣，以获得该天线面瓣的N个(例如，N取2)编码点的数据；

根据获得的天线面瓣的调整点的调整量，调整天线面瓣的位置，使得该天线面瓣的位置精度达到预定位置精度要求(本实施例中，是指使得天线面瓣的位置误差≤0.3mm)。

本发明实施例中，调整天线面瓣的位置具体是通过调整面板-背架连接螺栓的高度实现的。

优选的，在经纬仪的见识下安装第一个反射面单元并作为之后反射面单元安装基准，使用拍摄测量仪拍摄反射面单元之前，通过经纬仪观测窗口观测反射面单元的软标尺定位点，初步调整反射面单元的位置(例如通过调整面板-背架连接螺栓高度尺寸实现调整)，使得所述软标尺定位点在观测窗口内与仪器中心点的误差小于设定值(例如误差≤0.5mm)。

相应的，上述103的具体实现方式为，根据各个调整点的调整量，对调整点处的面板-背架螺栓进行调整，直至天线型面精度达到RMS(Root-Mean-Square，均方根)≤0.3mm。

下面从计算机处理的过程入手，对本发明实施例提供的方法进行说明，如图2所示，该方法包括：

201、获取每个反射面单元的初始安装数据，并分别根据各个反射面单元的初始安装数据计算并输出每个反射面单元的调整点的初始调整量，以便初步逐个调整每块反射面单元；

202、获取摄影测量仪拍摄的完整反射面的数据，所述完整反射面的数据包含各个反射面单元的编码点和测量点的数据，每个反射面单元的表面设置有编码点和测量点；根据所述反射面的数据计算并输出反射面单元的调整点的调整量，以便根据所述调整量进行精确调整，直至反射面的表面精度达到预定精度要求。

本发明实施例中，对反射面表面精度的调整包括初调和精调两个过程。在每个反射面单元安装完成后即进行初调，使得反射面安装完成后，其表面精度与理想值偏差不大，避免因初始偏差过大导致后续多次调整。待反射面安装完成后，通过摄像测量仪对反射面整体进行拍照测量，从而确定调整点的调整量，进行精调。由于调整点的调整量是根据实际测量数据计算得到的，具体是将实际测量数据与理想数据进行计算对比，从而得到调整点的偏差，较之传统的经验调整方式，其调整方式科学准确，保证了反射面的表面精度。

本发明实施例中，上述获取每个反射面单元的初始安装数据的实现方式有多种，例如：获取摄影测量仪拍摄的每个反射面单元的初始安装数据，所述初始安装数据包含反射面单元的N个编码点的数据，所述N为不小于2的整数。当然，也可以由安装人员手动输入初始安装数据。

本发明实施例中，上述根据所述完整反射面的数据计算并输出反射面单元的调整点的调整量的具体实现方式可以是：将初步装配完成的所述完整反射面的数据进行坐标系转换(例如从测量坐标系转换为天线坐标系)，并将转换后的反射面的数据与理论反射面数据进行比对，根据比对结果计算反射面单元的调整点的调整量并输出。

其中，反射面的数据即反射面上的编码点的编码数据，编码点、测量点的坐标位置等等。

本发明实施例中，所述分别根据各个反射面单元的初始安装数据计算并输出每个反射面单元的调整点的初始调整量的实现方式可以是：分别将各个反射面单元的初始安装数据进行坐标系转换(例如从测量坐标系转换为天线坐标系)，并将转换后的初始安装数据与理论反射面单元数据进行对比，根据对比结果计算反射面单元的调整点的初始调整量并输出。

本发明实施例不对调整量的具体计算方式进行限定。

其中，上述反射面单元可以是天线面瓣，也可以是反射面板。

实际安装调整过程中，上述202可能执行多次，直至天线型面精度达到RMS≤0.3mm。记录详细数据，如图3及图4所示。

应当指出的是，本发明实施例提供的方法适用于各种需要拼接的反射面天线的反射面安装调整，而不仅限于例举的反射面天线。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变动。