[发明专利]一体化位置测量与调整装置及方法

权利要求书

1.一种太空大型平面阵天线，具有一体化位置测量与调整装置，所述一体化位置测量与调整装置用于在轨调整所述平面阵天线的阵面安装位置，其特征在于，所述一体化位置测量与调整装置包括调整机构模块、光学模块、PSD信号转换模块和信号处理与控制模块，所述调整机构模块耦合到平面阵天线的阵面安装结构上以执行阵面安装位置的调整，所述调整机构模块上设置有光源，所述调整机构模块执行位置调整动作时带动所述光源移动，所述光学模块经设置以将所述光源的光信号投射到所述PSD信号转换模块上，所述PSD信号转换模块将所述光信号转化为电流信号，所述信号处理与控制模块采集所述电流信号并计算为反映所述位置调整动作的移动距离信息，进而根据所述移动距离信息控制所述调整机构模块进行运动以调整所述阵面安装位置；所述调整机构模块包括电机、蜗轮蜗杆、滚珠丝杠和直线导轨，所述电机通过所述蜗轮蜗杆将转动转化为所述滚珠丝杠的直线移动，所述直线导轨与所述滚珠丝杠紧密连接以保证直线移动的准确度，所述阵面安装结构连接所述滚珠丝杠，随所述滚珠丝杠进行直线移动，所述信号处理与控制模块控制所述电机带动所述调整机构模块进行运动；其中，所述信号处理与控制模块获取阵面安装位置的增量信息；通过所述PSD信号转换模块采集并计算阵面安装结构的当前位置，并将当前位置加上所述增量信息以作为期望位置；获取当前电机位置的霍尔信号并转换为电机的换向值，并根据所述期望位置值计算电机的PWM控制信号并输出至所述调整机构模块，所述调整机构模块按所述PWM控制信号进行运动以调整所述阵面安装位置。

2.如权利要求1所述的太空大型平面阵天线，其特征在于，所述电机为直流无刷电机，所述信号处理与控制模块对所述直流无刷电机进行霍尔信号采集与位置控制。

3.如权利要求1至2任一项所述的太空大型平面阵天线，其特征在于，所述信号处理与控制模块还进行所述PSD信号转换模块的温度采集与温度控制，所述PSD信号转换模块包括PSD传感器、热敏电阻和加热片，所述信号处理与控制模块通过所述热敏电阻采集所述PSD传感器的工作温度，并通过控制所述加热片发热以对PSD传感器进行加温。

4.如权利要求1至2任一项所述的太空大型平面阵天线，其特征在于，所述光学模块包括平面反射镜和光学透镜组，所述光源发出的光信号经所述平面镜反射后通过所述光学透镜组件投射到所述PSD信号转换模块上。

5.如权利要求1至2任一项所述的太空大型平面阵天线，其特征在于，所述光源为半导体激光器。

6.如权利要求1至2任一项所述的太空大型平面阵天线，其特征在于，所述信号处理与控制模块包括PSD电流I/V转换电路、A/D转换电路和处理单元；所述PSD电流I/V转换电路包括两路电流电压转换电路，用于将PSD两电极输出的两路电流信号转换成电压信号，其中每一路电流电压转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器以及第一至第四电阻，所述第一运算放大器进行电流电压转换，以将PSD的输出电流转换成电压，所述第二运算放大器构成反相比例放大电路，放大到A/D转换所需的电压，所述第一运算放大器、所述第二运算放大器以及第一至第四电阻R1、R2、R3、R4经设置形成如下的电流I与电压U的转换关系：

根据式(3)和以下式(4)，由两路输出电压U₁、U₂确定待测的光点的位置X：

其中l为PSD的有效长度；

所述处理单元确定待测的目标光点的移动距离D为：

其中L为光点与光学透镜的距离，F为透镜的焦距，待测光点的位置X_A、X_B由式(4)计算得到。

7.一种一体化位置测量与调整方法，其特征在于，使用如权利要求1至6任一项所述的太空大型平面阵天线的一体化位置测量与调整装置，对平面阵天线的阵面安装位置进行测量与调整。