为快速测量射电望远镜主反射面的动态形变,提高高频观测效率,利用多波束天线方向图具有相似性和重叠性的特征,基于相位恢复法提出了一种快速测量方法。首先将各波束的部分聚焦和离焦天线方向图减去其相对于中心位置的指向偏差,然后拼接为中心波束的完整聚焦和离焦天线方向图;接着采用Levenberg-Marquardt算法最小化该拼接天线方向图和理论天线方向图的残差,计算出反映主反射面动态形变成分的低阶Zernike多项式系数,从而获得主反射面的动态形变。基于7波束Q波段的数值仿真实验表明,该方法能够在5 min内以55 μm的测量精度测得射电望远镜主反射面的动态形变,且具有较好的抗噪声、抗幅度波动等优点,可应用于90 GHz以下的天文观测。

天马望远镜(简称TM65 m)所建地区属于软土层, 为保证望远镜高指向精度, 需要坚实的基础支撑高精度的方位轨道平面。2012年7月~2015年7月, 基于精密水准测量系统, 采用闭合法对基础沉降及轨道面精度共进行了11次测量。测量数据表明基础沉降逐渐趋于均匀沉降, 轨道面均方根误差为0.47 mm。测量结果显示天线的基础沉降和轨道面高程随方位角的变化具有相关性, 说明基础沉降直接影响了轨道面的精度。采用实验、仿真和理论相结合的方法分析轨道面不平度引起的天线方位轴在东西和南北方向的误差。首先, 线性插值测量的轨道不平度数据, 提取某方位角对应的天线方位滚轮6支点的高程, 然后将高程差作为约束边界条件施加到有限元模型上, 最终仿真分析获得不同方位角下方位轴的倾斜量。同时, 利用安装在天线座架上的电子倾斜仪对轨道面不平度进行测量, 建立了倾斜仪x和y向输出数据与方位轴倾斜及对应方位角的关系模型, 经拟合计算得到方位轴的倾斜量随方位角的变化关系曲线。仿真和理论分析结果具有很好的一致性, 轨道面不平度对指向精度的影响在±4″内, 分析结果为天线指向模型修正提供了依据。