半光程差在紧缩场天线型面精度测量中的应用

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1、制造技术研究航天制造技术半光程差在紧缩场天线型面精度测量中的应用栾京东李晓星周国锋赵金泽胡浩周超（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191）摘要：通过讨论实际型面与理论型面误差之间的关系，得出基于半光程差与法向误差之间的关系式，将激光跟踪仪采集的法向误差转换成反映电气性能的半光程差，并将其应用到某紧缩场反射面天线的型面检测中。关键词：紧缩场；半光程差；法向误差；激光跟踪仪ApplicationofSemi-opticalPathDifferenceforAntennaSurfaceAccuracyMeasurementinaC

2、ompactRangeLuanJingdongLiXiaoxingZhouGuofengZhaoJinzeHuHaoZhouChao（SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,BeihangUniversity,Beijing100191）Abstract：Thispaperdiscussedtherelationshipoferrorbetweentheactualsurfaceandthetheoreticalsurface.Aformulabasedonsemi-opticalpathdif

3、ferenceandnormalerrorwasobtained.Thedataofnormalerrorfromlasertrackerwerechangedtosemi-opticalpathdifferencereflectingtheelectricalperformance.Anditwasappliedtoreflectorantennasurfacedetectionforacompactrange.Keywords：compactantennatestrange；semi-opticalpathdifference；norm

4、alerror；lasertracker1引言2半光程差紧缩场能在较小的暗室里模拟远场的电磁环境，利用常规的远场测试设备和方法，对雷达散射截面和天线方向图测量等进行各种天线测量和研究，具有精[1]度高、干扰小、测试方便、保密性好等优点。紧缩场天线电检测中对于低频段测试频率取决于反射面的尺寸和边缘锯齿的长度，而高频段测试频率主要取[2]决于反射面的型面精度。随着低可侦测性技术的快速发展，世界各国相继建立超宽与超高频的大型紧缩场，其要求整个反射面的型面精度达微米级别。传统天线反射面的检测设备如经纬仪、全站仪和三坐标测图1天线反射面的半光程差示意

5、图量机等，因为精度低、测量范围小或工作效率低而无法应用。基于激光跟踪仪的测量系统解决了大型紧缩反射面各点的表面误差不同，导致口面电磁场上场安装与检测的测量技术问题，但是衡量天线电气性各点的相位也不相同，从而影响紧缩场天线的电性能的是半光程差，而实际上仪器测得是法向误差，因能，例如天线的增益降低，电测时辐射方向图改变，[3]此有必要弄清楚它们之间的关系。旁瓣电平增高等。如图1所示，实际型面相对理论作者简介：栾京东（1984-），博士，航空宇航制造工程专业；研究方向：大型紧缩场天线装配测量技术研究。收稿日期：2013-10-1021制造技术研究

6、2013年12月第6期型面有一凹下部分，对于理论型面点，从A点反射的2f[4]cos（7）射线光程比从其它点反射的射线光程长：2224fyLABBCcos（1）而由此引起的最大相位偏差为于是半光程差与法向误差的关系为：21(cos)2fnnn（2）（8）222224fy1(y2f)1(r2f)在图1中，从F点射向B点的电磁波就会比其它点多传播一段路程，即所谓的光程差，记为2δ。半光因为反射面个别点的半光程差对于整个天线的程差δ是光程差的一半，即：电性能不起决定性的影响，而

7、起决定作用的是整个反d=ΔL（3）射面各点半光程差的均方根值，所以衡量天线反射面精度的应该是天线表面点的半光程差的均方根值。采3半光程差与法向误差的关系集实际测量结果的反射面各点的法向误差，就可计算出半光程差的均方根值，具体计算过程采用考虑照射[5]目前，紧缩场天线测量多数采用激光跟踪仪或经加权的半光程差计算公式如下：纬仪，使用的测量软件大多为SA或A-xyz，这些软22inicosAiqi件基于正交坐标系，实际测得是法向误差。天线电性2（9）A能主要受曲面上各点半光程差的影响，半光程差越大，对天线电性能影响越坏，对于电检测来说

8、，更关式中：i表示型面采集点，该点所属的口面面积心的是衡量天线电性能的半光程差，因此弄清他们之为ΔAi，该点的照射强度为qi（qi＜1）；A为口面总面间的关系十分必要。积。图2说