一种高增益、低旁瓣赋形双偏置格里高利天线的设计方法

摘要

本发明涉及一种高增益、低旁瓣赋形双偏置格里高利天线的设计方法，涉及射电天文天线和通信天线等技术领域。本发明提出一种形为的口面场分布函数，为使天线第一旁瓣低于-20dB的同时，达到高效率，调节参数μ、δ的取值范围为0.83≤μ≤0.88、δ＝0.5，同心圆环半径R的取值范围为0 ≤R≤R_m。通过对天线主、副反射面赋形完成天线主副反射面的设计。本发明设计的天线具有高增益、低旁瓣、低交叉极化特性等特点，适合用于射电天文望远镜、卫星通信、无线电频谱检测等领域天线的设计。

主权项

1.一种高增益、低旁瓣赋形双偏置格里高利天线的设计方法，其特征在于包括步骤：(1)在直角坐标系XOZ平面内设计天线的对称面的主、副反射面曲线；在直角坐标系XOZ平面，即球坐标系φ＝0°或180°平面上，根据馈源的方向图函数和天线口面场分布函数，应用能量守恒定律和等光程条件，对主、副反射面进行赋形设计得到天线对称面的主反射面曲线和副反射面曲线；天线口面场分布函数为其中，R为主反射面在辐射方向的投影同心圆环的半径，μ、δ为调节函数曲线形状的调节参数；R_m为主反射面在辐射方向的投影同心圆环的最大半径；(2)对步骤(1)中设计完成的天线对称面副反射面曲线进行构造天线副反射面的矢量函数，得到整个副反射面；构造天线副反射面的标量函数r(θ，φ)：$r(\theta ,\phi )=\frac{1}{p+q\cos \phi }$其中φ为与直角坐标系竖轴正方向向负方向转动的角度相对应的球坐标系的变量；θ为与直角坐标系横轴正方向向纵轴正方向转动的角度相对应的球坐标系的变量；在对称面内，馈源相心发出的对应于θ角度的射线到副反射面上半部和下半部的长度分别为r_U、r_D；构造天线副反射面的矢量函数$\stackrel{r}{r}=r(\theta ,\phi )\hat{r}$其中为球坐标系中的方向的单位矢量；(3)根据步骤(2)所得到的副反射面，通过运用反射定律和等光程条件，确定天线主反射面；副反射面的矢量函数确定后，其任意一点的单位法向矢量可写为$\hat{n}=\frac{\partial r(\theta ,\phi )\hat{r}/\partial \theta \times \partial r(\theta ,\phi )\hat{r}/\partial \phi }{|\partial r(\theta ,\phi )\hat{r}/\partial \theta \times \partial r(\theta ,\phi )\hat{r}/\partial \phi |}$根据反射定率求出副反射面反射线的单位矢量$\hat{s}=\hat{r}-2(\hat{r}·\hat{n})\hat{n}$根据等光程条件求出副反射面上的点到主反射面上对应点的距离，等光程的公式为：r+s+Z₀-Z_m＝c₁其中r为馈源相心到副反射面上任意点的距离，s为从副反射面到主反射面对应点的距离，Z_m为主反射面上点的坐标，c₁为光程；所以$s=\frac{c_1-r-Z_0+r(\hat{r}·\hat{z})}{1-\hat{s}·\hat{z}}$根据确定主反射面；完成赋形双偏置格里高利天线的设计。