双抛物反射面天线增益优化研究

摘要

为了改善卫星通信与目标跟踪应用的大型地面微波反射面天线的性能，多采用双反射面天线系统。这样既可方便信号传输，又可以在反射面焦距较短的情况下控制口径场分布保证得到所需的天线方向图，增加了设计的灵活性。以卡塞格伦和格里高利天线为代表的传统双反射面天线在卫星通信中得到广泛应用。
　　本文以最近出现的双抛物面天线为对象，研究了利用几何光学(Geometrical Optics，GO)分析为基础的修正技术。在修正过程中，首先分析了双抛物面天线主、副面的几何关系，从等光程条件、能量守恒条件、金属面反射定律出发，建立了相关数学模型、推导了数学公式；并采用Matlab进行了编程计算，同时利用几何光学和微分几何理论推导了标准双抛物面天线初级照射场和次级口径场的关系，并利用该程序计算了标准双抛物面天线从而验证了修正公式及程序软件的正确性。最后，提出了基于透镜天线原理对初级照射场进行赋形设计的另一种修正方案，分别讨论了透镜对平面-平面波束的赋形技术、透镜对球面-球面波束的赋形技术、透镜对球面-平面波束的赋形技术，并建立了相关数学模型，进行了编程计算。