复合材料天线反射面的测量与分析

　　0引言

　　天线是把发射能量辐射到空间然后在接受时收集回波能量的设备 [1]，天线的口径根据设计需要而确定，主要应用于通信和射电天文，包括地面和空间的通信直至对外层空间的探求[2]。旋转抛物面天线可分为正馈和偏馈两种形式，主要由旋转抛物面和馈源组成，其反射面型面的制造质量对天线的发射和接收性能参数有直接影响，本文针对复合材料天线反射面型面检测结果的分析，探讨测量结果与实际型面状态的关系，不同解算方法所得不同测量结果的含义，以及对馈源装配位置和天线性能的影响。

　　1天线反射面型面标准差与其性能的关系

　　复合材料天线反射面是通过模具固化成型方式制造的，反射面脱模后或多或少会有所变形，使实际型面偏离理论型面位置。复合材料天线反射面型面质量的检验，主要由型面标准差控制，通过对天线反射面型面的测量，可解算出标准差、焦距、焦点位置、顶点位置、反射面轴线位置等参数，通过这些关键参数的分析，可判断实际型面状态、调整馈源的装配位置。

　　1.1天线反射面型面偏差与实际型面的关系

　　固化成型的复合材料天线反射面经检测可得到被测各点的坐标值，按最小二乘拟合解算出标准差。反射面型面标准差的大小会影响天线性能指标(增益、方向图、极化等)变坏的程度。反射面型面标准差可表征实际型面偏离理论型面的程度，主要包括各点偏差、包容宽度等概念，图1所示为某天线测量区域分布示意图，测量结果见表1。各点偏差：被测各点相对最小二乘抛物面的偏差值。正偏差表示被测点在最小二乘抛物面的外边，负偏差则相反。包容宽度：即最小包容区域。

　　由表中数据可知，反射面型面标准差随着天线口径增大而增大，且当天线的口径大于Φ600mm时，标准差超过0.2mm，即在口径大于Φ600mm区域偏差较大。由表2口径大于Φ600mm区域测量结果分析可知，在该区域内的各点偏差有正有负，且成区域性分布，如图2所示，即该天线型面外端面变形比较大，且呈波浪形状态。

　　复合材料天线反射面制件是经由模具固化成型的，为保证制件的合格率，在实际生产中，模具设计制造必须保证很小的公差(通常是±0.03λ，其中λ代表波长)，即控制其标准差范围是制件标准差范围的1/3或1/2。判定反射面型面质量的依据主要是型面标准差，若反射面制件偏差方向与模具偏差方向一致时，则制件的偏差是由模具本身引起的;若反射面制件偏差方向与模具偏差方向不一致时，则制件的偏差可能是由制件脱模后变形引起的。根据偏差大小、方向和分布情况可分析出制件在哪个加工环节中造成的影响。天线反射面型面偏差的解算分为最小二乘法和定焦距法两种，最小二乘法是使被测实际型面上各点到该最小二乘拟合抛物面的距离的平方和为最小的一种拟合方法;定焦距法是按输入的抛物面公式拟合抛物面的一种拟合方法。两种不同的拟合方法可得到不同的标准差、焦距、焦点坐标、顶点坐标及反射面轴线位置，其结果如表3所示。