射电天文望远镜副面的主动控制方法

摘要

射电天文望远镜副面的主动控制方法：(1).通过手动调节副面做实验，确定通过副面调节，使主-副面之间及主副面与接收机得到较好的耦合状态；(2).设计测试装置，用实测的办法来测出Y轴和Z1轴与cos(EL)成正比关系的比例系数比例因子；(3).在步骤(1)、(2)的基础上，建立自动控制系统：在用步骤(2)测试的关系控制基础上，再用软件上加偏置量的方法改变Y或Z1轴位置，用步骤(1)的方法做微调，修正(2)中得到的关系，使的副面在各个俯仰都处于理想的位置；(4).用天文方法检验步骤(3)所建立的自动控制系统中主-副面的控制关系。本发明的有益效果：①天线效率提高了62％；②成像质量改善，波束分布对称程度提高。

主权项

一种射电天文望远镜副面的主动控制方法，其特征在于，步骤如下：(1).通过手动调节副面做实验，确定通过副面调节，使主‑副面之间及主副面与接收机得到较好的耦合状态；(2).设计测试装置，用实测的办法来测出Y轴和Z1轴与cos(EL)成正比关系的比例系数；(3).在步骤(1)、(2)的基础上，建立自动控制系统：在用步骤(2)测试的关系控制基础上，再用软件上加偏置量的方法改变Y或Z1轴位置，用步骤(1)的方法做微调，修正步骤(2)中得到的关系，使的副面在各个俯仰都处于理想的位置；(4).用天文方法检验步骤(3)所建立的自动控制系统中主‑副面的控制关系；所述各步骤的具体操作如下：(1).采用Y轴、Z1轴交替调焦的方式，依据某一信号较强的点源的二维扫描图像，确定Y与Z1的最佳位置；用总功率或调制功率方式对该信号较强的点源进行5×5的mapping，step为60″，并进行背景扣除和黑体定标，使观测结果输出为具有物理意义的天线温度TA*(K)；每个调整状态下连续观测三次mapping，累加平均图像以增加各点的有效积分时间，提高信噪比；然后用平均过的图像数据绘出等高图，找出其中的最大值；成图方式提供了可能的指向偏离所带来的取值 影响；(2).测试确定Y轴和Z1轴与俯仰的关系；(2)‑a.用经纬仪测Y轴与俯仰的关系：测试Y轴与EL的关系：天线放到天顶，按照ESSCO提供的天线主副面调节方法调节好主副面位置，当主副面调完后，经纬仪的十字丝对准副面中心一个目标点，然后锁死经纬仪两个轴，为了减小经纬仪自身重力变形，在经纬仪照准部与馈源环之间用没弹性的电缆拉住，当主面俯仰降低时副面向下变形，从经纬仪中看到目标点与经纬仪的十字丝就会错开，俯仰每变10°停一次，调节Y轴使两个十字丝重合，记住俯仰和Y轴LVDT电压，做拟合后就可以得到Y与俯仰的关系；(2)‑b.用经纬仪测Z1轴与俯仰的关系：在经纬仪物镜旁边固定一个发光二极管，调节经纬仪焦距，在经纬仪望远镜中看发光二极管在副面中心平面镜中的像，调节竖直微调，使像点位于分划板横线上，调节竖直微调就可使像点接近叉丝中心；天线俯仰变化时像点偏离横线，俯仰每变10°停一次，先将Y轴移动到(2)‑a测出的位置，调节Z1使像点回到起始位置，记住俯仰和Z1轴LVDT电压，做拟合就可以得到Z1轴与俯仰的关系；(2)‑c.用”激光法”测试Z1轴与俯仰的关系；用固定到接收机上的激光笔射到副面，在天顶位置调节小车使激光笔的返回光与出射点重合；改变俯仰，每10°停一次，先将Y轴移动到步骤(1)测出的位置，调节Z1使激光笔的返回光与出射点的重合，记录EL和Z1的LVDT电压，做拟合就可以得到Z1轴与俯仰的关系；用此方法验证(2)‑b的 结果，二者结果一致；(3).建立自动控制系统控制系统采集天线的俯仰值，根据修正关系计算Y轴和Z1轴的位置，俯仰变化大于1°程序就自动跟踪；在Y和Z1轴按照步骤(2)测出的关系控制的基础上，再在控制软件上加偏置量改变Y和Z1的位置，用步骤(1)的方法做微调，修正步骤(2)中得到的关系，使的副面在各个俯仰都处于理想的位置，修正后的关系做为最终控制关系；(4).用天文方法检验步骤(3)所建立的自动控制系统的效果。