一种基于可转动辅助天线的大型天线方向图测量方法

摘要

本发明公开了一种基于可转动辅助天线的大型天线方向图测量方法，其针对转动困难甚至无法转动的大型天线，如大型射电望远镜FAST、Arecib等。本发明选定运动信源为观测源，并借助可转动辅助天线，设计了合理接收形式，测量待测天线方向图。利用观测源信号在待测天线和辅助天线观测数据中的相关性，获得高精度、宽角度范围的天线方向图。尽可能的方便测量、节约成本、提高测量精度和拓宽测量范围。本发明对无法转动的大型天线方向图进行测量，不仅省去了大量的测量工作，提高测量效率，还具有一定的抗信道变化能力，保证了天线方向图的测量精度。

主权项

一种基于可转动辅助天线的大型天线方向图测量方法，其特征在于步骤如下：(1)针对无法转动的待测天线设计测量天线方向图的接收形式，其测量需满足：观测源与待测天线相对运动，观测源运动轨迹掠过待测天线方向图主瓣中心；观测源与辅助天线相对静止，辅助天线指向始终跟踪观测源转动；观测源信号具有良好的相关性；(2)利用观测源仰角θ的余弦值cosθ和待测天线与辅助天线间距离d的乘积，比上光速c，即可得到路径延时估计为得到最大值Δt，用测量起始位置观测源的仰角进行计算；(3)将辅助天线旋转至待测起始位置，等待选定观测源运动至待测起始位置；(4)当观测源运动至待测起始位置时，辅助天线开始进行实时跟踪观测源运动，保证其指向始终对准观测源；观测源相对于待测天线运动的角速度为ω；(5)从待测起始位置进行测量，观测ΔT时间，其中近似认为ΔT时间内待测天线场强归一化方向性函数不变，且ΔT＞Δt，利用ΔN＝f_s·Δt进而获得观测点数ΔN，其中f_s为采样频率；(6)利用在ΔT时间内所采集的待测天线和辅助天线的观测数据，通过进行互相关运算，并取互相关运算结果的最大值，即其中：x_m(n)为待测天线的接收信号；n为时间的离散表示；τ₁是互相关函数的两信号的时间差；(7)利用在ΔT时间内所采集的待测天线和辅助天线的观测数据，通过进行自相关运算，取τ₂＝0处的自相关值(8)得到后，再利用计算并记录测量结果，其中C_m，C_r，均可测量获得且为常数；(9)当观测源运动至下一待测位置即下一ΔT时间时，重复步骤(6)‑(8)直至观测源运动至待测终止位置，共得到M个测量结果；(10)将记录的M个测量结果，进行归一化和插值处理，即得到待测天线方向图。