闫 丰,杜 彪

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)

0 引言

射电望远镜天线接收来自遥远星际的十分微弱的电磁波,因此天线需要较大口径。然而随之而来的重力变形也较为严重,保型设计思想[1]可在一定程度上减小这种变形,但不能完全消除。最佳吻合抛物面[2]的引入很好地改善了天线结构变形对电气性能的影响。文献[2]的理论对于标准抛物面天线是适用的,然而对于赋形卡塞格伦天线用标准抛物面去逼近,会造成相当大的相位差[3],该方法不再适用。

赋形卡塞格伦天线的主反射面与副反射面已不是标准的抛物面与双曲面,如何对其进行最佳吻合与计算就成为一个需要解决的重要问题。

1 坐标变换

假设描述理论设计面的坐标系为(x,y,z)(其中主反射面坐标用(xm,ym,zm)表示,副反射面坐标用(xs,ys,zs)表示),伴随着反射面的变形,描述最佳吻合反射面的坐标系为(x4,y4,z4),坐标变化可以分为:坐标原点的平移(ux,uy,uz)及绕坐标轴的旋转(αx,αy,αz),变换过程如如图1所示。

图1 坐标变换示意图

可以得最佳吻合反射面坐标系与原设计坐标系变换关系为:

2 最佳吻合反射面

天线主反射面变形会导致天线性能下降,需要对其进行调整,而调整的依据是最佳吻合反射面。最佳吻合反射面即与变形曲面最“贴近”的一个面,它与变形曲面的半光程偏差均方根最小。

2.1 主反射面变形描述

假设变形反射面上的点为C(x′,y′,z′),由该点向设计赋形面做垂线交于点A(x,y,z),显然C点位于A点的法向上,二者之间距离为 ε。……