CN106684572B - 一种结合反射面的馈源性能快速预估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线领域的一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，所述方法选择一组正交基用于对馈源方向图进行展开，将正交基中的每个基向量分别带入具体的反射面，计算该得到该正交基照射反射面时的全方向图；利用正交基对馈源的方向图进行展开，得到该组正交基的展开系数，将各基向量对应的全方向图按展开系数相加，得到馈源照射反射面时天线的全方向图，进而得到增益、噪声温度等性能参数。所述方法适用于各种反射面天线馈源的设计。

Description

一种结合反射面的馈源性能快速预估方法
技术领域
本发明公开了天线领域的一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，能够快速、有效地预估馈源照射给定反射面时所能达到的性能，从而实现馈源性能的计算和优化，适用于各种反射面天线馈源的设计。
背景技术
反射面天线是典型的高增益天线形式，在卫星通信、射电天文、雷达、无线电监测等众多领域具有广泛的应用。反射面天线设计一般可分为反射面设计和馈源设计两部分。目前，反射面设计与馈源设计一般以照射角和照射电平作为接口，两部分设计相对独立。由于馈源具有照射电平、波束等化、相位中心变化等多项技术指标会综合影响天线的整体性能，因此在设计中难以取舍，而将馈源方向图代入反射面进行计算、确定馈源性能的优劣往往需要花费大量的时间，令馈源设计的优化十分困难。
发明内容
本发明的目的在于避免背景技术中的不足之处而提供一种快速、全面的馈源性能快速预估方法。
本发明所采取的技术方案为：
一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选择一组能够对馈源方向图进行描述的正交基；
(2)将该组正交基中的每个基向量作为馈源方向图照射给定反射面，计算得到一组反射面天线的全方向图，记为方向图向量组；
(3)利用该组正交基对馈源方向图进行正交分解，得到每个基向量对应的展开系数；
(4)将步骤(2)中根据一个基向量得到的反射面天线的方向图向量和步骤(3)中基于该基向量得到的展开系数进行相乘，得到相乘结果；再将所有基向量对应的相乘结果进行累加，得到馈源照射反射面时反射面天线的全方向图；
(5)根据反射面天线的全方向图得到反射面天线的性能参数，根据反射面天线的性能参数对馈源性能进行预估；其中，反射面天线的性能参数包括增益、噪声温度和灵敏度。
其中，步骤(1)中的一组正交基由一系列相互正交的基向量组成，基向量函数为球面波展开函数、正弦函数或高斯函数。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1.在馈源性能预估中引入了具体的反射面，更加贴近实际情况，因此计算结果更加准确。
2.只需要计算一次各基向量对应的方向图向量，避免了在馈源方向图优化中反复积分计算反射面天线全方向图的问题，明显降低了计算量，节约了。
3.本发明适合于各型反射面天线馈源设计。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的反射面天线全方向图计算示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选择一组能够对馈源方向图进行描述的正交基；
其中，步骤(1)中的一组正交基由一系列相互正交的基向量组成，基向量函数为球面波展开函数、三角函数或高斯函数。要求每组正交基函数通过调整展开系数，能够很好的描述馈源的方向图，即对于馈源方向图是完备的。
(2)将该组正交基中的每个基向量作为馈源方向图照射给定反射面，计算得到一组反射面天线的全方向图，记为方向图向量组；
对于大口径反射面天线，可采用物理光学结合物理绕射理论的方法计算得到一组反射面天线的全方向图。而对于小口径反射面天线，则可使用矩量法、有限元或时域有限差分的方法计算得到一组反射面天线的全方向图。
(3)利用该组正交基对馈源方向图进行正交分解，得到每个基向量对应的展开系数；
每个基向量的展开系数均为复数，即包括了馈源方向图在该基向量投影的幅度和相位信息。
(4)将步骤(2)中根据一个基向量得到的反射面天线的方向图向量和步骤(3)中基于该基向量得到的展开系数进行相乘，得到相乘结果；再将所有基向量对应的相乘结果进行累加，得到馈源照射反射面时反射面天线的全方向图；
馈源照射反射面时反射面天线的全方向图可表示为：
全方向图＝∑展开系数(i)×方向图向量(i)
式中i代表了基向量的编号，i的最大值等于该组正交基向量的数量决定。
(5)根据反射面天线的全方向图得到反射面天线的性能参数，根据反射面天线的性能参数对馈源性能进行预估；其中，反射面天线的性能参数包括增益、交叉极化、噪声温度和灵敏度。

Claims (2)

1.一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选择一组能够对馈源方向图进行描述的正交基；
(2)将该组正交基中的每个基向量作为馈源方向图照射给定反射面，计算得到一组反射面天线的全方向图，记为方向图向量组；
(3)利用该组正交基对馈源方向图进行正交分解，得到每个基向量对应的展开系数；
(4)将步骤(2)中根据一个基向量得到的反射面天线的方向图向量和步骤(3)中基于该基向量得到的展开系数进行相乘，得到相乘结果；再将所有基向量对应的相乘结果进行累加，得到馈源照射反射面时反射面天线的全方向图；
(5)根据反射面天线的全方向图得到反射面天线的性能参数，根据反射面天线的性能参数对馈源性能进行预估；其中，反射面天线的性能参数包括增益、交叉极化、噪声温度和灵敏度。
2.根据权利要求1所述的一种结合反射面的馈源性能快速预估方法，其特征在于：步骤(1)中的一组正交基由一系列相互正交的基向量组成，基向量函数为球面波展开函数、三角函数或高斯函数。
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反射面天线机电耦合分析及实验验证;李鹏等;《宇航学报》;20100228;全文
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