超宽带Cassegrain双反射面天线研究

为了减小馈线损耗和方便天线旋转，设计了超宽带Cassegrain双反射面天线系统。采用FEKO数值模拟软件在0．2～1．5GHz频率范围内模拟了不同副反射面直径的4．5m双反射面天线（焦径比为0．4）的辐射增益，并与相同口径和焦径比的前馈式反射面天线进行了比较。模拟结果表明：当双曲副反射面直径为70cm，焦距为22．5cm时，在0．2～1．0GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线高1～2dB；在1．1～1．5GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线小1～2dB。选择直径为70cm、焦距为22．5cm的双曲副面与TEM喇叭和4．5m抛物面组成双反射面天线系统，分别用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲源对天线进行了实验研究。实验结果表明：用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲激励，Cassegrain双反射面天线在70m轴上远场辐射场波形峰峰值分别为前馈式反射面天线的158％和162％。

高功率超宽谱双反射面天线优化设计与实验

对高功率超宽谱双反射面天线系统进行了优化改进设计,兼顾辐射性能、馈入反射和功率容量。采用沿能流线设计的"粗胖"实体结构代替板状TEM喇叭极板结构,增加低频电流的回流通道,从而改善天线馈入反射特性。将副反射面设计为尼龙箱体内、外两部分,使其与尼龙箱体之间的连接螺钉不再突出于高压电场中,优化后最大场强下降了约70%,功率容量达到59GW,通过Taguchi优化算法对组合馈源喇叭结构进行整体优化,天线辐射因子rE(辐射场峰值与观测点距离乘积)提高了1.2倍。优化后的天线系统进行了高功率实验,实验结果表明:天线系统功率容量达到30GW,辐射因子超过8MV。

大型双反射面天线近轴区辐射FDTD-TDPO模拟

针对大型双反射面天线尺寸过大、使用单一的时域方法无法单独模拟其远区辐射特性,以及使用单一的高频近似技术无法给出准确结果的局限,给出了用于大型双反射面天线时域辐射模拟的并行时域有限差分(PFDTD)-并行时域物理光学(PTDPO)混合方法。先创建两个用于并行计算的进程组,一个用于PFDTD计算,另一个用于PTDPO计算;再根据PFDTD方法计算出双反射面天线馈源的近磁场,同时根据这些磁场使用基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)并行计算出次反射面上及其附近的磁场,再使用KSIR并行计算出主反射面上的磁场;最后使用PTDPO方法计算出双反射面天线的远区辐射场的瞬态响应。同时,还给出主反射面口径为40个波长的Cassegrain双反射面天线的算例,并对馈源相同而口径尺寸不同的双反射面天线进行近轴区的时域辐射模拟。

宽角扫描双反射面天线的方向图分析

为了计算双反射面天线的宽角扫描辐射特性,该文给出了一种双反射面天线的方向图混合分析方法.先将几何光学和基于傅里叶 贝塞尔方法的物理光学相结合,提出了一种有效的双反射面天线次级方向图分析方法.与文献中已有结果的比较表明,文中的混合方法是可行和精确的,并采用该混合方法对一个侧馈偏置卡塞格伦天线进行了分析,给出了该天线的宽角扫描辐射特性和增益.计算结果表明,该天线在宽角扫描过程中,辐射方向图无太大畸变,增益损失很小,副瓣电平优于-20dB.

毫米波赋形聚焦双反射面天线设计

为实现一种具有近场聚焦、斜波束出射能力的偏馈口径天线,采用几何光学方法设计了一种赋形聚焦双反射面天线。基于光线传播的能量守恒定律、Snell定律及光径长度相等三个光学定律开展了天线主反射面赋形设计,副反射面的设计采用Snell定理作为约束条件。通过理论公式和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为110cm、波束出射方向与竖直方向成20°夹角的赋形聚焦偏馈双反射面天线。在中心频率95GHz下,实测相位实现近场聚焦,出射波束与垂直方向成20°夹角。

大口径双反射面天线反射体成型工艺研究

本文主要论述了大口径双反射面天线反射体的结构特点、研制过程及关键制造技术。解决了大口径曲面栅面的制作难题。

用几何光学法计算特殊形状双反射面天线的方向图

给出了用几何光学法计算双反射面天线方向图的求解过程,这种方法不但可以用于计算普通的反射面天线,而且可以用于计算特殊形状的双反射面天线。作为实例,用这种方法计算了环焦型椭圆波束天线和多波束抛物环面天线的方向图,实测结果和理论计算基本一致,从而验证了这种方法的正确性。

一种形成赋形锥状波束的双反射面天线

在许多应用场合,需要用到具有锥状赋形波束方向图的天线。以环焦天线为基础,改变设计参数,可以根据需要方便地设计出具有赋形锥状波束的双反射面天线。这种天线与其他形式可形成锥状波束的天线相比具有许多优点。

大型双反射面天线指向误差评估算法

针对天线变形耦合影响指向误差评估精度的问题,提出基于几何光学的大型双反射面天线指向误差评估算法。通过建立变形反射面天线的最佳吻合抛物面、偏移副反射面以及馈源在基坐标下的数学模型,计算反射面辐射区间并确定指向误差权重因子,最终建立天线的指向误差评估模型。为验证算法的正确性,应用该模型对一座在建70 m天线的多组虚拟变形工况进行指向误差评估,其结果与现有波束偏移因子算法以及电磁仿真算法的评估结果进行对比,结果表明,该模型评估的指向误差结果与电磁仿真算法以及波束偏移因子算法的评估结果吻合,所提算法正确。该算法为分析天线变形耦合对指向误差评估精度的影响提供了理论依据,在一定程度上提高了天线的指向误差评估精度。

双反射面天线近场等效增益快速估算

本文提出天线近场等效增益的概念,并利用FEKO软件对几种航天领域常用的双反射面天线近场进行了仿真计算,由此得出天线的等效近场增益。根据仿真计算结果,总结出电大双反射面天线的近场增益分布规律。双反射面天线的辐射分为六个不同的区域,并给出相应区域的等效近场增益。该结果可应用电大天线微波辐射安全性和天线间电磁兼容性快速分析,具有较强的工程应用价值。

星载双反射面天线热变形测量数据处理方法

文章针对星载双反射面天线,根据常温、高温、低温3种工况下的天线热变形原始测量数据,基于标准抛物面拟合理论及公共点转换理论,提出了一种用于天线主反射器形状热变形及副反射器位置变化分析的测量数据处理方法,准确指导了星载天线的在轨性能预判分析,并为后续多种星载天线热变形的测量分析提供了新的参考方法。

相控馈电双反射面天线辐射特性的研究

研究了用Fourier-Bessel法和射线光学法计算、分析相控阵馈电共焦双抛物面天线辐射场的有效方法,并初步探讨了通过选择天线系统参数来尽可能减少扫描损失的途径。

射线法在毫米波扫描双反射面天线中的应用

讨论了用主反射面偏转进行扫描的毫米波小口径双反射面天线,并利用射线法分析了其扫描性能。射线法简单而有效,对任何形状和位置的反射面皆适用。数字实验结果表明,射线法是相当有效的。

可形成聚焦波束的双反射面天线仿真设计方法

给出基于几何光学方法的可形成聚焦波束的双反射面仿真设计方法。对于给定馈源 ,可以通过求解一组常微分方程 。

用于双反射面天线分析的网格合并方法

提出一种新的反射面网格构造方法——网格合并方法 ,它在保证精度的同时 ,很大程度上缩短了物理光学方法的计算时间。通过与等角网格、方形网格、匹配点网格的对比 ,说明了网格合并方法的优点 。

双反射面天线位姿分析方法及调整技术研究

提出一种新的装配工艺技术,将激光跟踪仪及坐标系转换技术应用于双反射面天线装配同轴度、反射面相对距离等位姿分析中,利用SA软件曲线拟合功能获得各反射面坐标系原点、坐标系方向、反射面轴线等,根据坐标系转换原理计算获得偏转角、同轴度及相对距离信息,确定调整方向。梳理调整流程,为设计一种自动化调整装备提供理论基础。

赋形双反射面天线设计中的等光程问题

本文通过简单的数学推导证明,在赋形反射面天线的设计中,等光程条件方程并非是必需的.

双反射面天线装配过程中同轴度误差分析

分析双反射面天线在装配过程中主、副反射面的同轴度,利用位姿矩阵表示主、副反射面的同轴度,得到同轴度与转角的关系方程。通过Mathcad软件根据关系方程生成转角与同轴度的等值线图,确定不同位置的转角对同轴度的影响,提高了主、副反射面装配的同轴度精度,缩短了装配的周期。

变形双反射面天线的机电耦合分析方法

双反射面天线广泛应用于雷达、卫星通信和射电天文等领域,针对变形双反射面天线的电性能求解问题,本文提出了基于物理光学法的机电耦合分析方法.深入分析了双反射面天线主副反射面变形对天线电性能的影响,通过将主副反射面轴向变形转换为天线远场积分公式中的相位误差影响项,建立了反射面表面结构位移场与天线远场之间的机电耦合关系.进一步将相位误差影响项作一阶泰勒级数展开,使得结构误差从天线远场积分运算中独立出来,通过构建包含主副反射面变形信息的误差矩阵可实现变形反射面天线远场的快速计算.对一个2.2 m天线进行案例分析,结果验证了所提方法的正确性.

天线反射面和馈源位置误差对电性能的影响规律研究

提出的基于Zernike多项式描述的反射面误差模型,用以分析反射面和馈源位置误差对电性能的影响规律。利用该模型,以标准卡塞格伦13 m口径天线为研究对象进行建模仿真。研究了反射面位置误差分布、馈源相位中心误差和馈源角度误差对远场方向图的影响规律,结果表明主面X偏移、RY偏移、馈源X偏移,导致了方向图整体偏移,副瓣电平不同程度抬高。主面Y偏移、Z偏移、馈源角度偏移,仅导致副瓣电平不同程度抬高。主面RX偏移对方向图基本无影响,增益损失对Z偏移较为敏感,相同偏移量时,Z偏移对增益损失为X、Y偏移的8倍。