高频段超大口径赋形双反射面天线QTT机电耦合建模与性能分析

摘要

赋形反射面天线已在卫星通讯，卫星地面站，单脉冲雷达和射电天文等系统中得到广泛的应用。随着大口径、高频率、低副瓣的赋形反射面天线的发展需求，这对天线结构设计提出了更高的精度要求。因此，需要通过赋形反射面天线机电耦合来找出影响电性能的主要结构因素，设计出满足实际需求的结构精度要求，进而降低设计加工制造成本，使反射面天线的电性能达到最优，从而为反射面天线设计制造人员提供理论帮助和技术指导。 （1）影响赋形反射面天线电性能的结构因素包括随机误差和系统误差，这些误差都会导致反射面的变形。由于反射面的变形使得馈源相对于反射面的位置发生变化，这就会使赋形反射面天线产生反射面误差和馈源误差。深入分析赋形反射面天线结构位移场和电磁场之间的相互耦合关系，应用物理光学法，建立了赋形反射面天线机电耦合模型，并采用Matlab进行编程。通过8m赋形反射面天线对机电耦合模型进行了验证，证明了该模型的正确性。 （2）首先研究了双反射面天线的等效馈源中心，其次以几何光学法作为理论支撑，并满足等相位条件、能量守恒定律和斯内尔定律，建立赋形方程，最后根据赋形方程确定天线馈源的等效组合中心，这样就可以通过赋形反射面天线机电耦合模型计算赋形双反射面天线的电性能了。 （3）基于建立的机电耦合模型，分析了重力以及风荷因素对赋形双反射面天线QTT电性能的影响情况，给出了在多工况下的赋形双反射面天线QTT电性能分析结果，并将这些工况下的电性能与理想情况做了详细比较。说明了进行机电耦合问题研究的重要性。 （4）为了快速计算赋形双反射面天线的电性能，基于C++Builder设计了一款赋形双反射面天线机电耦合分析软件，利用该软件可快速计算赋形双反射面天线的电性能，以及增益、副瓣电平等的变化量，并对赋形双反射面天线QTT进行案例分析，验证了该软件的有效性。

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 赋形反射面天线的研究与进展

1.2.1 国外赋形反射面天线的研究与进展

1.2.2 国内赋形反射面天线的研究与进展

1.3 大口径赋形双反射面天线

1.4 赋形反射面天线中的机电耦合

1.5 本文主要工作

第二章 赋形反射面天线机电耦合模型

2.1 赋形反射面天线的分析方法

2.2 赋形反射面天线误差来源与分析

2.3 赋形反射面天线机电耦合模型

2.3.1 理想馈源方向图

2.3.2 理想散射体的辐射场

2.3.3 理想赋形反射面天线辐射场

2.3.4 赋形反射面天线机电耦合模型

2.4 机电耦合模型的求解

2.5 机电耦合模型的验证

2.6 本章小结

第三章 赋形双反射面天线馈源的等效相位中心

3.1 双反射面天线等效馈源法

3.2 赋形双反射面天线设计与分析

3.3 赋形双反射面天线馈源等效相位中心

3.4 本章小结

第四章 基于机电耦合模型的赋形双反射面天线QTT分析

4.1 赋形双反射面天线QTT结构分析

4.1.1 QTT简介

4.1.2 QTT结构设计及其指标

4.1.3 QTT有限元模型

4.2 风荷作用下的QTT机电耦合模型分析

4.2.1 风的概述

4.2.2 风力计算

4.2.3 风荷作用下的机电耦合分析

4.3 本章小结

第五章 赋形双反射面天线机电耦合分析软件平台

5.1 软件总体设计

5.2 软件组成模块设计

5.3 软件功能设计

5.3.1 软件界面设计

5.3.2 软件实现技术的关键

5.4 应用案例与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本信息

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1授权软著

3.2申请专利

3.3参与科研项目

附录A