CN107732464B - 一种多变量赋形波束天线的设计方法、系统和介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多变量赋形波束天线优化设计方法、系统和介质，天线由主、副反射器和馈源阵列组成，该方法通过对馈源数目、馈源位置、馈源口径、馈源激励的幅相以及反射器形面进行综合优化设计，从而在保证天线性能满足指标要求的前提下，实现了整个天线系统的最简化设计。优化过程中将主、副反射器相对于标准面的形变量用正交的基函数来表示，并和馈源的数目、位置、口径以及激励的幅相联合起来作为优化变量。由于该方法采用的优化变量维度较高，并且在优化过程中对反射器的形变量范围作了限制，因此在保证反射器可加工性的前提下解决了天线口径尺寸受限时服务区内高增益要求与众多邻近抑制区低电平之间的矛盾，在满足服务区高增益的同时实现了对众多邻近抑制区的隔离。

Description

一种多变量赋形波束天线的设计方法、系统和介质
技术领域
本发明具体涉及一种多变量赋形多波束天线的设计方法、系统和介质，属于星载天线技术领域
背景技术
我国广播电视传输早期使用常规通信卫星，因为卫星通信是一个开放的无线电通信，覆盖区内容易受到非法信号的干扰，特别是有预谋的恶意干扰。新的广播电视专用传输卫星有必要继续提升抗恶意干扰能力，同时应着手提高目前专用卫星业务运行稳定性。
C频段的广播卫星天线由于其工作频率低，受限于卫星平台可提供的空间限制，天线的口径受限，因此实现服务区到抑制区的快速波束滚降有很大的难度。此前的赋形波束设计方法通常有两种，一种是通过对反射面形状进行优化；另外一种是多馈源赋形，即采用多个馈源照射反射面，通过优化每个馈源的幅度相位来实现对波束的赋形。但是对于通信多波束天线的设计要求，上述两种方法均无法兼顾服务区的高增益和对抑制区高隔离要求，并且如果采用对反射面赋形的方法，会造成反射面曲率变化很大，无法加工；如果采用多馈源赋形的方法，则馈源阵元数目很多，馈电网络设计复杂。因此采用目前已有的方法，无法满足通信多波束天线的设计需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对反射面天线口径受限，且存在众多邻近服务区的隔离区的设计情况，提出一种多变量赋形波束天线设计方法，能够满足客户对服务区高增益和对隔离区高抑制的设计要求，并且具有较低的系统复杂度，满足通信多波束天线的设计需求。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种多变量赋形波束天线的优化设计方法，所述天线包括主反射器(1)、副反射器(2)和馈源阵列(3)，其中，主反射器(1)和副反射器(2)为赋形反射面，馈源阵列(3)包括多个结构和尺寸并不完全相同的馈源喇叭，并且所述方法包括：
(S1)根据设计指标要求确定主反射器的口径D1(外切圆的直径)、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
(S2)根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；
(S3)根据步骤(S2)中确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
(S4)对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，步骤如下：
(S41)将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；其中反射器的展开基函数采用B样条函数来提高赋形优化的效果。
(S42)在步骤(S41)中的优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
(S43)设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
(S44)利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
(S45)采用Minimax算法，对步骤(S44)构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，返回到S2调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
在步骤(S1)中，主反射器的口径D1的大小取决于设计卫星平台的限制。
在步骤(S2)中，位置、数量和口径的选定依据以下原则进行：
a)数目尽可能少；
b)喇叭照射反射器形成的次级波束在指向服务区的同时尽量远离抑制区，对于距离抑制区过近的服务区，则通过邻近波束的滚降区覆盖；
c)次级波束指向服务区中心且该服务区增益要求高时，对应的馈源喇叭应该选择较大的口径，从而提高能量的集中程度；反之，则选择较小口径的馈源喇叭，降低次级波束在抑制区的电平。
在步骤(S3)中根据确定的喇叭口径，建立馈源喇叭的初始模型，然后将馈源喇叭在其半张角处的锥削电平、交叉极化隔离度、回波损耗作为优化目标，进行馈源喇叭的赋形优化。
在步骤(S44)中，目标函数F(X,Y)根据以下公式确定：
F(X,Y)＝(F1(X,Y1),F1(X,Y2)…F1(X,YM))T (1)
F1(X,Ym)＝wm[D1(Ym)-fco(X,Ym)] (2)
上式中，wm是第m个观测站点的权重系数，D1(Ym)是第m个观测站点设计要求的主极化电场值，fco(X,Ym)是优化变量为X的情况下，利用物理光学法计算得到的第m个观测站点的主极化电场值，F1(X,Y1)是优化变量为X的情况下第1个观测站点的冗余值，F1(X,Y2)是优化变量为X的情况下第2个观测站点的冗余值，F1(X,YM)是优化变量为X的情况下第M个观测站点的冗余值，M是所取的观测站点总数目，1≦m≦M。
馈源喇叭为光壁赋形馈源喇叭。
本发明一种多变量赋形波束天线的优化设计系统，包括：参数确定模块、优化设计模块、赋形模块、幅相优化模块；
参数确定模块，根据设计指标要求确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
优化设计模块，根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；
赋形模块，根据确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
幅相优化模块,对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化。
幅相优化模块对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，步骤如下：
(1)将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；
(2)在步骤(S41)中的优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
(3)设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
(4)利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
(5)采用Minimax算法，对步骤(S44)构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，返回到S2调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
一种基于多变量赋形波束天线的优化存储介质，存储了多变量赋形波束天线的优化程序，该程序按照权利要求1-6中任一项所述方法运行。
与现有技术相比，根据本发明的赋形波束天线设计方法具有有益的技术效果：
(1)本发明采用多变量赋形波束天线的设计思路，通过对馈源阵的数目、位置、大小、激励幅相和反射面赋形，解决了服务区高增益和抑制区高隔离度之间的矛盾；
(2)本发明优化完成后该天线系统的馈源阵由四个馈源构成，馈电网络简单，技术难度低，有利于工程实现。
(3)本发明优化过程中对反射器相对于标准面的形变量加以限制，因此能够保证优化反射面表面光滑、无突变区域，保证了反射器的可加工性。
(4)本发明天线主反射器采用超椭圆边缘，从而在卫星平台所能提供的最大包罗限制下，提供尽可能高的天线有效口径，降低优化难度。
(5)本发明馈源阵列的馈源采用光壁赋形喇叭结构，具有口径小、重量轻、容易加工等优点，有利用实际工程应用。
附图说明
图1为根据本发明的方法对反射面天线进行优化设计的流程图；
图2为根据本发明的方法设计得到的反射面天线的结构示意图；
图3为根据本发明的方法设计得到的天线远场服务区增益等值线图；
图4为根据本发明的方法设计得到的天线远场XPD等值线图；
图5为根据本发明的方法设计得到的天线远场抑制区增益等值线图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的多变量赋形波束天线的设计方法做进一步详细的描述。
本发明的基本思路为：提出一种多变量赋形波束天线优化设计方法，天线由主、副反射器和馈源阵列组成，该方法通过对馈源数目、馈源位置、馈源口径、馈源激励的幅相以及反射器形面进行综合优化设计，从而在保证天线性能满足指标要求的前提下，实现了整个天线系统的最简化设计。优化过程中将主、副反射器相对于标准面的形变量用正交的基函数来表示，并和馈源的数目、位置、口径以及激励的幅相联合起来作为优化变量。由于该方法采用的优化变量维度较高，并且在优化过程中对反射器的形变量范围作了限制，因此在保证反射器可加工性的前提下解决了天线口径尺寸受限时服务区内高增益要求与众多邻近抑制区低电平之间的矛盾，在满足服务区高增益的同时实现了对众多邻近抑制区的隔离。
如图2所示，根据本发明的赋形波束天线包括主反射器1、副反射器2和馈源阵列3。其中，馈源阵列3包括4个结构和尺寸并不完全相同的光壁赋形馈源喇叭。
参考图1和图2，根据本发明的方法包括以下步骤：
(S1)根据设计指标要求确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e。主反射器的口径D1的大小取决于平台所能够提供的最大尺寸，在平台空间所能允许的范围内，选择尽可能大的D1。
在选择焦距F1时，在空间布局允许的前提下，应尽可能选择更大的值。因为较小的F1/D会使天线扫描波束的性能变差，同时由于馈源尺寸较小导致馈源单元之间的互耦增加，使天线的扫描特性和方向图变坏。而大的焦径比F/D可以减小偏焦后波束的变形。因此，F/D的取值越大越好。但是，考虑到空间限制，优选地，F/D的取值范围在0.7～1之间。
副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e这三个参数具有关联性，选择的时候要使得副反射器不能对主反射器的视场造成遮挡，而且要能够满足平台空间布局的要求。按照前面选定的配置，F2/F1选择在0.1～0.2之间，副反射器焦轴的夹角θ选择在30°～40°。
(S2)优化馈源阵喇叭数目、位置和口径
根据N的值，确定馈源阵中馈源的数目，然后根据服务区内各个城市的分布情况，用N个波束来覆盖服务区，从而确定每个波束的初步位置分布。在对各个波束位置进行排列时，要使得波束中心尽可能指向服务区内部城市分布密集的区域，远离抑制区域。
波束覆盖确定后，利用射线追踪法根据波束的中心确定各个馈源的初始位置，然后计算各个馈源位置中心之间的间距。
以服务区内各个城市增益为优化目标，以馈源阵中馈源的口径和位置为优化变量，并以相邻馈源间距必须大于其半径之和为约束条件，进行优化设计，从而获得一个较好的优化起始位置。
(S3)根据步骤(S2)中确定的馈源喇叭的内径对馈源喇叭进行赋形，并根据服务区的范围和天线的波束宽度计算出所需的馈源数量。
馈源喇叭的内径确定之后，便可以在Champ软件中建立馈源喇叭的初始模型，然后将馈源的在其半张角处的锥削电平、交叉极化隔离度、回波损耗作为优化目标，利用Champ软件自带的优化程序进行馈源喇叭的赋形优化。在进行馈源喇叭的设计中，馈源喇叭的内径固定不变，通过对馈源的形状进行优化实现所期望的优化目标。
(S4)反射器展开基函数和馈源阵列幅相优化
在馈源喇叭设计完成后，以赋形后的光壁馈源喇叭的照射方向图为输入条件，进行反射器展开基函数和馈源阵列幅相优化。
(S41)优化对象包括主反射器1和副反射器2和馈源阵列3的幅相。对主反射器1和副反射器2进行优化设计时，将这两个反射器的展开基函数作为优化对象；并且将形变量限制在半个工作波长的范围内，避免天线局部区域出现突变的区域，保证优化后的反射面以目前的工艺能力可加工。将主反射器1和副反射器2的展开基函数馈源阵列3的幅相相位组合起来构成优化变量X。
(S42)优化变量X确定后，根据设计指标所要求的波束宽度要求，在各波束的相应位置布置观测站点，形成观测变量Y。
(S43)为了保证天线整个频带范围内的性能均能满足设计要求，在不同频点分别设置观测站点的增益要求和权值系数。各个观测站点的增益要求根据设计指标要求确定，权值系数根据各个站点重要程度进行设置，对重要程度较高的观测站点设置较大的权值系数。
(S44)观测站点确定后，利用物理光学法计算不同频点下各个观测站点的天线性能，并与设置要求进行对比构建目标函数F(X,Y)，具体形式如下：
F(X,Y)＝(F1(X,Y1),F1(X,Y2)…F1(X,YM))T (3)
F1(X,Ym)＝wm[D1(Ym)-fco(X,Ym)] (4)
上式中，wm是第m个观测站点的权重系数，D1(Ym)是第m个观测站点设计要求的主极化电场值，fco(X,Ym)是优化变量为X的情况下，利用物理光学法计算得到的第m个观测站点的主极化电场值，F1(X,Y1)是优化变量为X的情况下第1个观测站点的冗余值，F1(X,Y2)是优化变量为X的情况下第2个观测站点的冗余值，F1(X,YM)是优化变量为X的情况下第M个观测站点的冗余值，M是所取的观测站点总数目，1≦m≦M。
在采用物理光学法计算观测站点的性能时，需要根据馈源的照射方向图来计算反射器表面的感应电流，这个过程中需要利用反射面内表面的法向量。
(S45)最后，采用Minimax算法对所构建的目标函数进行优化。如果优化结果满足设计要求，结束优化；否则返回到S2重新优化馈源阵的数目、大小和位置，重新进行优化。为了说明本发明所提出的多变量赋形波束天线设计方法的有效性，对一个服务区为中国国土内18个重点城市、工作在C频段的赋形波束天线进行了优化设计。
为了说明根据本发明的多变量赋形波束天线的优化设计方法的有效性，下面以对一个服务区为中国国土、工作在C频段的双反射面天线进行了优化设计为例进行说明。
设计指标要求：天线的波束能够覆盖中国18个主要的大城市，天线的增益要求为31.8dBi，国土之外所有的陆地区域全部为抑制区，抑制区的增益要求低于-16.8dBi，工作波长为50cm。
根据设计指标的要求确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e。
为了尽可能增大反射器的电尺寸，反射器的口径D1选择为3m*4m，并且其边缘选择为超椭圆边缘；反射器焦距F1选择为3m，副反射器焦距F2选择为0.4m、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ为36°、副反射器的离心率e选择为0.2。
采用本文所述优化算法对馈源阵列数目、位置、大小、激励幅相以及反射面形面进行赋形优化后，天线在服务区内的增益、XPD以及对抑制区的隔离均能满足设计要求(如图3、图4、图5所示)。赋形优化后天线波束均能够以较高的增益覆盖服务区。天线波束对服务区的覆盖增益为26.8dBi，对绝大多数城市的覆盖增益高于31.8dBi(如图3所示，图3中小圆圈代表的是国内18个大城市的位置，横坐标为u，纵坐标为v)；天线波束在服务区内的XPD性能均高于30dB(如图4所示)；在抑制区的电平均低于16.8dBi(如图5所示)其中图3、4和图5分别表示天线波束对服务区的覆盖情况，横坐标为u，纵坐标为v。
本发明一种多变量赋形波束天线的优化设计系统，包括：参数确定模块、优化设计模块、赋形模块、幅相优化模块；
参数确定模块，根据设计指标要求确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
优化设计模块，根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；
赋形模块，根据确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
幅相优化模块,对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化。
幅相优化模块对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，步骤如下：
(1)将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；
(2)在步骤(S41)中的优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
(3)设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
(4)利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
(5)采用Minimax算法，对步骤(S44)构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，返回到S2调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
本发明的一种基于多变量赋形波束天线的优化存储介质，存储了多变量赋形波束天线的优化程序，该程序按如下步骤运行：
(S1)根据设计指标要求确定主反射器的口径D1(外切圆的直径)、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
(S2)根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；
(S3)根据步骤(S2)中确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
(S4)对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，步骤如下：
(S41)将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；其中反射器的展开基函数采用B样条函数来提高赋形优化的效果。
(S42)在步骤(S41)中的优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
(S43)设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
(S44)利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
(S45)采用Minimax算法，对步骤(S44)构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，返回到S2调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
在步骤(S1)中，主反射器的口径D1的大小取决于设计卫星平台的限制。
在步骤(S2)中，位置、数量和口径的选定依据以下原则进行：
a)数目尽可能少；
b)喇叭照射反射器形成的次级波束在指向服务区的同时尽量远离抑制区，对于距离抑制区过近的服务区，则通过邻近波束的滚降区覆盖；
c)次级波束指向服务区中心且该服务区增益要求高时，对应的馈源喇叭应该选择较大的口径，从而提高能量的集中程度；反之，则选择较小口径的馈源喇叭，降低次级波束在抑制区的电平。
在步骤(S3)中根据确定的喇叭口径，建立馈源喇叭的初始模型，然后将馈源喇叭在其半张角处的锥削电平、交叉极化隔离度、回波损耗作为优化目标，进行馈源喇叭的赋形优化。
在步骤(S44)中，目标函数F(X,Y)根据以下公式确定：
F(X,Y)＝(F1(X,Y1),F1(X,Y2)…F1(X,YM))T (1)
F1(X,Ym)＝wm[D1(Ym)-fco(X,Ym)] (2)
上式中，wm是第m个观测站点的权重系数，D1(Ym)是第m个观测站点设计要求的主极化电场值，fco(X,Ym)是优化变量为X的情况下，利用物理光学法计算得到的第m个观测站点的主极化电场值，F1(X,Y1)是优化变量为X的情况下第1个观测站点的冗余值，F1(X,Y2)是优化变量为X的情况下第2个观测站点的冗余值，F1(X,YM)是优化变量为X的情况下第M个观测站点的冗余值，M是所取的观测站点总数目，1≦m≦M。
本方案采用对反射面的展开基函数系数、馈源阵的幅相、大小和位置进行联合优化的方法，解决了天线覆盖区高增益和紧邻服务区的大范围抑制区域低旁瓣之间的矛盾，在技术上具有创新性，且优化后反射面形变量小，易于加工；馈电网络结构简单，硬件实现难度小，便于工程化应用。
在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多变量赋形波束天线的优化设计方法，其特征在于：所述天线包括主反射器(1)、副反射器(2)和馈源阵列(3)，其中，主反射器(1)和副反射器(2)为赋形反射面，馈源阵列(3)包括多个结构和尺寸并不完全相同的馈源喇叭，并且所述方法包括：
(S1)根据设计指标要求,确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
(S2)根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；在步骤(S2)中，位置、数量和口径的选定依据以下原则进行：
(a)数目尽可能少；
(b)喇叭照射反射器形成的次级波束在指向服务区的同时尽量远离抑制区，对于距离抑制区过近的服务区，则通过邻近波束的滚降区覆盖；
(c)次级波束指向服务区中心且该服务区增益要求高时，对应的馈源喇叭应该选择较大的口径，从而提高能量的集中程度；反之，则选择较小口径的馈源喇叭，降低次级波束在抑制区的电平；
(S3)根据步骤(S2)中确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
(S4)对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，步骤如下：
(S41)将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；
(S42)在步骤(S41)中的优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
(S43)设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
(S44)利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
(S45)采用Minimax算法，对步骤(S44)构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，返回到S2调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
2.根据权利要求1所述的多变量赋形波束天线的优化设计方法，其特征在于，在步骤(S1)中，主反射器的口径D1的大小取决于设计卫星平台的限制。
3.根据权利要求1所述的多变量赋形波束天线的优化设计方法，其特征在于，在步骤(S3)中，通过以下方式对馈源喇叭进行赋形：
根据确定的喇叭口径，建立馈源喇叭的初始模型，然后将馈源喇叭在其半张角处的锥削电平、交叉极化隔离度、回波损耗作为优化目标，进行馈源喇叭的赋形优化。
4.根据权利要求2所述的多变量赋形波束天线的优化设计方法，其特征在于，在步骤(S44)中，目标函数F(X,Y)根据以下公式确定：
F(X,Y)＝(F1(X,Y1),F1(X,Y2)…F1(X,YM))T (1)
F1(X,Ym)＝wm[D1(Ym)-fco(X,Ym)] (2)
上式中，wm是第m个观测站点的权重系数，D1(Ym)是第m个观测站点设计要求的主极化电场值，fco(X,Ym)是优化变量为X的情况下，利用物理光学法计算得到的第m个观测站点的主极化电场值，F1(X,Y1)是优化变量为X的情况下第1个观测站点的冗余值，F1(X,Y2)是优化变量为X的情况下第2个观测站点的冗余值，F1(X,YM)是优化变量为X的情况下第M个观测站点的冗余值，M是所取的观测站点总数目，1≦m≦M。
5.根据权利要求1所述的多变量赋形波束天线的优化设计方法，其特征在于：馈源喇叭为光壁赋形馈源喇叭。
6.一种多变量赋形波束天线的优化设计系统，其特征在于：包括参数确定模块、优化设计模块、赋形模块、幅相优化模块；
参数确定模块，根据设计指标要求确定主反射器的口径D1、主反射器焦距F1和副反射器焦距F2、主反射器焦轴与副反射器焦轴的夹角θ和副反射器的离心率e；
优化设计模块，根据天线覆盖区即服务区的形状和设计指标要求，优化设计馈源喇叭的位置、数量和口径；
赋形模块，根据确定的馈源喇叭的口径，对馈源喇叭进行赋形；
幅相优化模块,对馈源喇叭赋形完成后，根据赋形后的馈源喇叭的照射方向，对主反射器(1)、副反射器(2)的形面和馈源阵列(3)的幅相进行优化，具体如下：
将主反射器(1)、副反射器(2)的展开基函数的系数和馈源阵列(3)的阵幅相顺序排列做成的一维向量作为优化变量X；
在优化变量X确定后，根据设计指标要求的天线在服务区不同位置的增益要求和抑制区的旁瓣电平要求，在天线波束的相应位置布置观测站点，观测站点的位置信息形成观测变量Y；
设置各个观测站点的增益要求和权值系数；
利用物理光学法，计算不同频点下天线在各个观测站点的增益，并与设计指标要求进行对比构建目标函数F(X,Y)；
采用Minimax算法，对构建的目标函数F(X,Y)进行优化，如果优化结果满足设计指标要求，结束优化；否则，调整馈源的数目、位置和口径，重新进行优化。
7.一种基于多变量赋形波束天线的优化存储介质，其特征在于：存储了多变量赋形波束天线的优化程序，该程序按照权利要求1-5中任一项所述方法运行。
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