【摘 要】
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反射面天线被广泛应用于深空通信、雷达成像等领域,相对于其它天线,其能够以较低的成本满足高增益和宽带特性的需求。在实际应用中,反射面天线的性能不可避免被所在的电磁环境影响,这时通常采用反射面赋形技术增强抗干扰能力。然而,目前反射面赋形技术往往采用理想或仿真馈源,这些馈源所模拟出的结果与真实的馈源天线之间存在误差,可能造成赋形结果不理想。基于此,本文提出一种基于真实馈源的反射面天线赋形优化技术,并利用
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反射面天线被广泛应用于深空通信、雷达成像等领域,相对于其它天线,其能够以较低的成本满足高增益和宽带特性的需求。在实际应用中,反射面天线的性能不可避免被所在的电磁环境影响,这时通常采用反射面赋形技术增强抗干扰能力。然而,目前反射面赋形技术往往采用理想或仿真馈源,这些馈源所模拟出的结果与真实的馈源天线之间存在误差,可能造成赋形结果不理想。基于此,本文提出一种基于真实馈源的反射面天线赋形优化技术,并利用该技术设计了低旁瓣赋形反射面天线和三波束赋形反射面天线。本文的主要内容如下:1)真实馈源技术研究,并提出使用幅值方向图和相位中心构建真实馈源的技术。针对不同波束特征的馈源,提出两种方法构建幅值方向图,并设计三款馈源天线进行验证。结果表明,使用主平面方向图推算幅值方向图的方法能较好地适用于具有旋转对称性的波束,而测试的方法能精确描述加工误差对幅值方向图的影响。其次,将主平面相位数据代入射线跟踪法求解相位中心。与电磁仿真软件CST中得到的相位中心进行对比,该方法准确性高、求解速度快。最后对介质棒天线构建真实馈源,用于反射面天线的优化研究。2)基于真实馈源的反射面天线优化技术研究。本文将真实馈源技术与多种算法进行结合,提出反射面天线的新型优化技术。首先采用几何光学法（Geometric Optics,GO）计算由真实馈源到由非均匀有理B样条技术构建的（Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS）反射面的入射场;然后使用物理光学法（Physical Optics,PO）计算反射面表面电流的散射场,并结合高斯勒让德求积法（Gauss-Legendre Quadrature,GLQ）加快散射场的计算;最后采用Nelder-Mead优化算法调整反射面以获得期望方向图。同时根据上述技术加工了口径为300mm的偏置反射面,实测结果表明真实馈源模型较仿真馈源更精确。3)基于真实馈源赋形的有效性研究。依据上述技术,分别提出低旁瓣优化目标函数以及三波束优化目标函数。对于低旁瓣赋形反射面天线,旁瓣至少降低了4.99dB;对于三波束赋形反射面天线,三个波束的增益均为24 dBi左右,且各波束间的旁瓣均处于-20 dB以下。实验证明,由真实馈源得到的赋形结果更准确。
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