[发明专利]基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法

权利要求书

1.基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：长轴平面的馈源功率辐射方向图已知时，选择长轴平面的主反射面的口面电场分布和基本几何参数，根据能量守恒、等路程条件以及Snell定律求解出长轴平面的主、副反射面截面曲线；

S2：根据短轴平面的馈源功率辐射方向图，选择短轴平面的主反射面口面电场分布，基于长轴平面和短轴平面路程相等的条件，结合能量守恒和Snell定律设计短轴平面的主、副反射面截面曲线；

S3：在得到长轴平面和短轴平面的副反射面截面曲线后，利用副反射面矢径过渡函数和边缘照射角过渡函数计算出整个副反射面曲线；

S4：根据反射定律和等光程条件，由副反射面曲线确定出主反射面曲线；

S5：判断反射面增益和副瓣电平等指标是否达到要求，若是则结束；否则重复步骤S1至S4。

2.根据权利要求1所述的基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于：所述步骤S1具体为利用确定的馈源功率辐射方向图，选取长轴平面的主反射面的口面电场分布，并选取环焦天线的基本几何参数；应用常规赋形环焦反射面天线求解方法，通过求解一阶微分方程组求得长轴平面上的主反射面截面曲线和副反射面截面曲线。

3.根据权利要求1所述的基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于：所述步骤S2具体为根据馈源功率辐射方向图以及选取的短轴平面的主反射面的口面电场分布，利用电磁波在长轴平面和短轴平面传播时路程相等的约束条件，并应用和步骤S1相同的方法，优化得到短轴平面的副反射面边缘照射角和焦径比等基本几何参数，从而求得短轴平面上的主反射面截面曲线和副反射面截面曲线。

4.根据权利要求1所述的基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于：所述步骤S3具体为利用长、短轴平面的副反射面截面曲线，选取副反射面矢径过渡函数和边缘照射角过渡函数，让副反射面曲线以过渡函数从短轴平面渐变过渡到长轴平面，进而得到整个副反射面的曲线；矢径过渡函数的选取原则是所生成的主面口面尽量接近期望的椭圆口面，并且尽量避免出现奇异点；基于以上两个基本原则，副反射面矢径过渡函数在长轴平面和短轴平面上的值应分别和对应的截面曲线的半径相等，且在起始点和终止点处过渡函数的导数为零；过渡函数可以选取多项式函数、正弦函数、指数函数或者其组合函数，边缘照射角过渡函数按照同样的原则选取。

5.根据权利要求1所述的基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于：所述步骤S4具体为求出副反射面曲线后，先计算出副反射面上点的法向单位矢量；再根据反射定律和等光程条件，求出对应的主反射面曲线。

6.根据权利要求1所述的基于口面电场分布的环焦椭圆波束反射面天线设计方法，其特征在于：所述步骤S5具体为若步骤S4计算出的反射面天线不满足高增益和低副瓣电平等性能，那么重复步骤S1至S4，重新选取主反射面口面电场分布和过渡函数，将两者联合起来进行反复优化，直至使反射面满足需要的性能为止。