双反射面天线的波束扫描和赋形研究

摘要

本文就偏置卡塞格伦和格里高利两种典型的双反射面天线展开讨论。用修正的雅克比行列式对反射面进行建模,以基于表面电流积分的物理光学法(PO)作为主要研究方法。研究了双反射面天线的波束扫描特性以及共轭场匹配法(CFM)得到的阵列补偿特性。然后通过实数编码的遗传算法(RGA)对双反射面赋形,得到了期望的方向图赋形形状。
　　 首先,分析了单偏置抛物反射面天线的辐射特性、焦区场特性和波束扫描特性。
　　 其次,基于对单抛物反射面天线的分析和计算,应用双面电流法重点研究了双偏置反射面天线的辐射特性、焦区场特性和波束扫描特性。并用19元簇型阵列替代单个馈源照射双反射面,显著的提高了天线的波束扫描能力。阵列单元的激励系数用CFM来确定。
　　 最后,本文用一组正交的全局展开函数(修正的雅克比函数)分别对单偏置抛物反射面和双偏置反射面天线建模。通过RGA算法优化其表面的展开系数,成功的实现了对中国地图和巴西地图形状的赋形。并将单反射面和双反射面赋形的结果加以比较,证明双反射面的交叉极化电平更低,表面的形变量更小,因而具有更强的赋形能力。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 反射面天线研究的背景与意义

1.2 反射面天线波束扫描和赋形的研究与发展

1.3 论文的主要内容和结构

第二章 反射面天线的基本概念和分析方法

2.1 反射面天线的工作原理

2.2 双偏置反射面天线的几何特性

2.3 反射面天线的电参数

2.3.1 方向系数

2.3.2 效率

2.3.3 增益

2.3.4 主极化和交叉极化

2.3.5 三维方向图和等值线方向图

2.4 分析方法

第三章 GA的基本原理及应用

3.1 GA的基本原理

3.1.1 GA的原理和运算过程

3.1.2 编码

3.1.3 GA的基本算子

3.1.4 适应度函数的选取

3.2 基于RGA的优化过程

第四章 单偏置抛物反射面天线的波束扫描特性

4.1 反射面天线中的坐标转换

4.1.1 直角坐标系和球坐标系的转换

4.1.2 直角坐标系之间的转换

4.2 单偏置抛物反射面天线辐射场的计算

4.2.1 偏置反射面的几何特性

4.2.2 单偏置抛物反射面天线的模型

4.2.3 理想馈源方向图

4.2.4 单偏置抛物反射面天线辐射场的计算和MATLAB程序的验证

4.3 单偏置抛物反射面天线的波束扫描特性研究

4.4 单偏置抛物反射面天线的焦区场计算和阵列补偿特性

4.4.1 焦区场

4.4.2 阵列馈电补偿特性

第五章 双偏置反射面天线的波束扫描特性

5.1 双偏置反射面天线辐射场计算的理论推导

5.1.1 天线模型

5.1.2 参数之间的导出关系

5.1.3 双偏置反射面天线辐射场的计算

5.1.4 MATLAB语言验算结果

5.2 偏置卡塞格伦天线的波束扫描特性

5.2.1 偏置卡塞格伦天线的波束扫描特性

5.2.2 偏置卡塞格伦天线的焦区场分布

5.2.3 偏置卡塞格伦天线的阵列补偿特性

5.3 偏置格里高利天线的波束扫描特性

5.3.1 偏置格里高利天线的波束扫描特性

5.3.2 偏置格里高利天线的焦区场分布

5.3.3 偏置格里高利天线的阵列补偿特性

第六章 基于RGA的赋形双反射面天线的研究

6.1 双偏置反射面天线的函数展开式

6.1.1 主面函数展开式

6.1.2 副面函数展开式

6.2 单偏置抛物反射面天线的波束赋形

6.2.1 赋形中国地图形状

6.2.2 赋形巴西地图形状

6.2.3 赋形美国地图

6.3 双偏置反射面天线的波束赋形

6.3.1 赋形主反射面实现对中国国土形状的赋形

6.3.2 赋形副面实现对中国国土形状的赋形

6.3.3 赋形主反射面实现对巴西地图形状的赋形

第七章 总结

致谢

参考文献

硕士期间研究成果