[发明专利]一体化位置测量与调整装置及方法

说明书

一体化位置测量与调整装置及方法，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，其中调整机构模块执行阵面安装位置的调整，调整机构模块上设置有光源，执行位置调整动作时带动光源移动，光学模块将光源的光信号投射到PSD信号转换模块上，PSD信号转换模块将光信号转化为电流信号，信号处理与控制模块采集电流信号并计算反映位置调整动作的移动距离信息，以此控制调整机构模块调整阵面安装位置。该装置可以在轨地对太空大型平面阵天线的平面度进行实时、精准、高效的调整，克服太空环境太阳光压、温度交变对天线的形变影响，保证天线的平面精度满足要求，而且该装置结构紧凑，操作可靠性高，能够很好地适用于在轨操作要求。

技术领域

本发明涉及平面阵天线领域，特别是涉及一体化位置测量与调整装置及方法。

背景技术

雷达阵面平面度是平面阵天线设计的一项关键指标，是天线阵面实际反射面与理想反射面的偏差，该偏差会引起天线单元之间的相位误差，使得天线增益降低、副瓣电平增高，从而导致天线的波束指向精度变差。

当前，太空雷达阵面天线以展开为主，平面度的测量在地面完成，平面度的调整通过可展开的机构与结构实现，即测量装置和调整装置是分离的。不同于地面环境，太空雷达阵面处于失重状态，其平面度易受太空间环境影响，如太阳光压、大范围温度交变等，需要对雷达阵平面度进行实时调整。

未来将发展大型太空雷达阵天线，对于面积超过1000m2的雷达阵天线，由于无法一次在地面组装而需要进行在轨组装，其平面度的测量与调整需要在轨完成。因此，需要设计一种适用于太空应用的大型平面度测量与调整的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、操作可靠的一体化位置测量与调整装置，及相应的测量与调整方法，能够在轨地对太空大型平面阵天线的平面度进行实时、精准、高效的调整。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一体化位置测量与调整装置，用于在轨调整平面阵天线的阵面安装位置，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。

进一步地：

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运动。

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。

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。

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。

所述光源为半导体激光器。