[发明专利]一种反射面天线口径场分布的优选方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种反射面天线口径场分布的优选方法，能够有效解决满足应用要求的反射面天线口径场的分布求解问题，实现预定的天线辐射方向图，适用于各种反射面天线。

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。由于反射面天线得辐射场可根据其口径面上的电磁场分布进行积分求得，因此通过控制反射面天线口径上电磁场的分布，就可以控制反射面天线方向图，实现预期的辐射性能。

目前选择反射面天线口径场的主要基于沿径向变化的高阶复杂函数来描述口径场，通过“凑试法”，反复调整高阶复杂函数中的参数，使口径场分布对应的辐射方向图逼近预期。由于高阶复杂函数具有一定的变化规律，难以包括全部变化，且口径场分布与其对应的辐射方向图关系不明确，造成了求解反射面天线口径场的过程较长，且难以求得最优解。

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、全面的反射面天线口径场分布的优选方法。

本发明所采取的技术方案为：

一种反射面天线口径场分布的优选方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将反射面天线沿辐射方向的投影口径划分为N个不同直径的同心圆环和位于圆心的一个中心圆形区域；其中，除最内侧和最外侧的两个同心圆环外，其余每个同心圆环的内径等于其内侧相邻同心圆环的外径，其外径等于外侧相邻同心圆环的内径，最内侧同心圆环的内径等于中心圆形区域的直径，位于最外侧的同心圆环的外径等于反射面天线的投影口径的直径；各同心圆环依次排列并与中心圆形区域共同组成整个反射面天线的投影口径；N为大于1的自然数；

(2)假设每一同心圆环上的电磁场分布幅度相等、相位一致且极化相同，则每一同心圆环的辐射场F_n(θ)表示为：

F_n(θ)＝A_n*(J₁(u_n)/u_n-J₁(u_n-1)/u_n-1)

u_n＝π*D_n*sin(θ)/λ

u_n-1＝π*D_n-1*sin(θ)/λ

式中θ为观察点的射线与天线辐射方向夹角，A_n为第n个圆环内电磁场的幅度，λ为反射面天线工作频率对应的工作波长，D_n和D_n-1分别为反射面天线投影口径第n和n-1个圆环的外径，π为圆周率，J₁为第一类一阶贝塞尔函数；

中心圆形区域的辐射场F₀(θ)表示为：

F₀(θ)＝A₀*J₁(u₀)/u₀

u₀＝π*D₀*sin(θ)/λ

式中，A₀为中心圆形区域内电磁场的幅度，D₀为反射面天线投影口径中心圆形区域的直径；

(3)在忽略绕射的情况下，反射面天线的辐射场F(θ)表示为：