本發(fā)明公開了天線領(lǐng)域的一種結(jié)合反射面的饋源性能快速預(yù)估方法,能夠快速、有效地預(yù)估饋源照射給定反射面時所能達到的性能,從而實現(xiàn)饋源性能的計算和優(yōu)化,適用于各種反射面天線饋源的設(shè)計。
背景技術(shù):
反射面天線是典型的高增益天線形式,在衛(wèi)星通信、射電天文、雷達、無線電監(jiān)測等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。反射面天線設(shè)計一般可分為反射面設(shè)計和饋源設(shè)計兩部分。目前,反射面設(shè)計與饋源設(shè)計一般以照射角和照射電平作為接口,兩部分設(shè)計相對獨立。由于饋源具有照射電平、波束等化、相位中心變化等多項技術(shù)指標(biāo)會綜合影響天線的整體性能,因此在設(shè)計中難以取舍,而將饋源方向圖代入反射面進行計算、確定饋源性能的優(yōu)劣往往需要花費大量的時間,令饋源設(shè)計的優(yōu)化十分困難。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于避免背景技術(shù)中的不足之處而提供一種快速、全面的饋源性能快速預(yù)估方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
一種結(jié)合反射面的饋源性能快速預(yù)估方法,其特征在于包括如下步驟:
(1)選擇一組能夠?qū)︷佋捶较驁D進行描述的正交基;
(2)將該組正交基中的每個基向量作為饋源方向圖照射給定反射面,計算得到一組反射面天線的全方向圖,記為方向圖向量組;
(3)利用該組正交基對饋源方向圖進行正交分解,得到每個基向量對應(yīng)的展開系數(shù);
(4)將步驟(2)中根據(jù)一個基向量得到的反射面天線的方向圖向量和步驟(3)中基于該基向量得到的展開系數(shù)進行相乘,得到相乘結(jié)果;再將所有基向量對應(yīng)的相乘結(jié)果進行累加,得到饋源照射反射面時反射面天線的全方向圖;
(5)根據(jù)反射面天線的全方向圖得到反射面天線的性能參數(shù),根據(jù)反射面天線的性能參數(shù)對饋源性能進行預(yù)估;其中,反射面天線的性能參數(shù)包括增益、噪聲溫度和靈敏度。
其中,步驟(1)中的一組正交基由一系列相互正交的基向量組成,基向量函數(shù)為球面波展開函數(shù)、正弦函數(shù)或高斯函數(shù)。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
1.在饋源性能預(yù)估中引入了具體的反射面,更加貼近實際情況,因此計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。
2.只需要計算一次各基向量對應(yīng)的方向圖向量,避免了在饋源方向圖優(yōu)化中反復(fù)積分計算反射面天線全方向圖的問題,明顯降低了計算量,節(jié)約了。
3.本發(fā)明適合于各型反射面天線饋源設(shè)計。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的流程圖。
圖2是本發(fā)明的反射面天線全方向圖計算示意圖。
具體實施方式
參照圖1、圖2,一種結(jié)合反射面的饋源性能快速預(yù)估方法,其特征在于包括如下步驟:
(1)選擇一組能夠?qū)︷佋捶较驁D進行描述的正交基;
其中,步驟(1)中的一組正交基由一系列相互正交的基向量組成,基向量函數(shù)為球面波展開函數(shù)、三角函數(shù)或高斯函數(shù)。要求每組正交基函數(shù)通過調(diào)整展開系數(shù),能夠很好的描述饋源的方向圖,即對于饋源方向圖是完備的。
(2)將該組正交基中的每個基向量作為饋源方向圖照射給定反射面,計算得到一組反射面天線的全方向圖,記為方向圖向量組;
對于大口徑反射面天線,可采用物理光學(xué)結(jié)合物理繞射理論的方法計算得到一組反射面天線的全方向圖。而對于小口徑反射面天線,則可使用矩量法、有限元或時域有限差分的方法計算得到一組反射面天線的全方向圖。
(3)利用該組正交基對饋源方向圖進行正交分解,得到每個基向量對應(yīng)的展開系數(shù);
每個基向量的展開系數(shù)均為復(fù)數(shù),即包括了饋源方向圖在該基向量投影的幅度和相位信息。
(4)將步驟(2)中根據(jù)一個基向量得到的反射面天線的方向圖向量和步驟(3)中基于該基向量得到的展開系數(shù)進行相乘,得到相乘結(jié)果;再將所有基向量對應(yīng)的相乘結(jié)果進行累加,得到饋源照射反射面時反射面天線的全方向圖;
饋源照射反射面時反射面天線的全方向圖可表示為:
全方向圖=∑展開系數(shù)(i)×方向圖向量(i)
式中i代表了基向量的編號,i的最大值等于該組正交基向量的數(shù)量決定。
(5)根據(jù)反射面天線的全方向圖得到反射面天線的性能參數(shù),根據(jù)反射面天線的性能參數(shù)對饋源性能進行預(yù)估;其中,反射面天線的性能參數(shù)包括增益、交叉極化、噪聲溫度和靈敏度。