[01922401]一种测量大型抛物面天线重力变形的方法

大型抛物面天线的重力变形主要涉及主面重力变形和副面支架重力变形两个方面，前者表现为主面面形偏差随俯仰角变化，后者表现为主副面的准直关系随俯仰角的变化，而主副面的准直关系由副面位置偏移决定。在现有技术中，通常将主面面形偏差和副面位置偏移折算成一个变量，即主面精度进行测量。

为了测量大型抛物面天线的重力变形，目前采用了经纬仪测量法、摄影测量法和微波全息测量法等测量手段。其中，采用经纬仪和摄影测量法测量大型抛物面天线重力变形的精度可达到0.2~0.3mm，但经纬仪测量法需要科技人员在天线上进行操作，并且一般只能在一个俯仰角下（即在天线指向天顶时）进行操作，因而无法测得主面精度随俯仰角的变化；摄影测量法可以在多个俯仰角下测量主面精度，但是随着面形的增大，拍摄的靶标量会相应增加，需要采用的吊车也会更大，每次测量的时间和经费成本也相应攀升。以65米天线为例，如果采用摄影测量法，自布靶、照相、数据处理至得到结果的时间估计在12小时以上，整个测量服务成本20万以上。而且，摄影测量法均是在夜晚采用吊车装载工人照相，白天处理数据，如果连续反复测量，工人会十分辛苦，因而现实中一般只测量有限的个别俯仰角上的测量结果，对于全面了解天线主面精度随各个俯仰角的变形情况，数据是不完备的。

微波全息法是抛物面天线主面精度检测的一个重要方法，全息法测量天线主面精度基于如下的电磁理论及几何事实实现：

电磁理论：由于天线主面的远场和口径场存在二维傅里叶变换关系，因而通过测量复数平面内天线辐射场( 远场) 的幅度和相位，就可以通过数学手段推出天线口径场的幅度和相位分布，然后根据天线抛物面与口径面的几何关系就可以得到天线主面精度。

几何事实：如果天线主面是理想抛物面，信号经过抛物面反射后，在天线口径平面上的波前相位值将处处相等( 因为从焦点到口径平面的光程距离相等)，然而在现实情况下，天线面不会是完全理想的抛物面，所以在口径平面上的相位也必然不相等，在信号波长已知的情况下，通过检测这个相位差，从理论上就可以确定天线主面精度。

在测量的实现手段上，微波全息法利用天线的口径场与远场存在的傅立叶变换关系，通过测量远场的幅度和相位来反推天线口径场的幅度和相位分布，并通过天线口径场的相位分布，得到天线主面精度。在测量过程中，该方法首先包括在被测天线附近架设一参考天线，并使被测天线和参考天线同时接收一地球同步卫星的信标信号；然后通过一双通道相关机对被测天线和参考天线输出的两路信号进行相关运算来测定被测天线远场的幅度和相位，从而获得被测天线的主面精度。然而，由于同步卫星只分布在赤道上空的某几个位置，因而对于一位置确定的被测天线来说，不可能测量其主面精度随全部俯仰角的变化情况。

此外，上述三种方法测量的天线重力变形均为天线总的主面精度随俯仰角的变化，而并未进一步测得天线主面面形偏差和副面位置偏移分别随俯仰角的变化。