Coons曲面结合B样条拟合大型面天线变形反射面

为了精确反映变形反射面实际形状,该文提出了一种新的分块拟合方法.该方法首先对变形反射面进行分环分块划分,再对每个块域分别进行Coons曲面拟合,并采用周向三次与径向二次B样条曲线来确定块域的边界条件,进而得到准确的反射面变形整体和局部信息.通过对不同情况下某16m天线的机电性能综合分析,证明了此方法是准确、有效的.     

结合自重变形特点的天线测量数据粗差剔除与定权方法

针对传统天线测量数据处理中粗差剔除和定权不合理问题,提出了一种结合粗差剔除和一次范数最小法定权的天线反射面多仰角测量数据处理方法.首先,根据反射面自重变形的特点,通过构造统计量对粗差点予以剔除,提高了测量数据的可靠性;其次,顾及测量点的变形特点,引入了抗差估计中的一次范数最小法对不同变形点进行定权,解决了等权最小二乘拟合的"虚假面型"问题.经过某口径13m天线反射面测量数据的实例计算,对比其他方法,新方法拟合结果能够合理、准确地反映出反射面的实际变形偏差,更适用于天线反射面自重变形数据的处理.     

赋形卡式天线最佳吻合反射面的计算方法

由于重力的作用,天线反射面实际上都是变形的曲面。针对这一问题,建立了最佳吻合反射面的数学模型,以提高变形后反射面的精度,从而改善天线性能。基于等光程条件,导出了赋形卡塞格伦天线变形后曲面的最佳吻合反射面的参数方程,从而可求得最佳吻合反射面的6个参数以及实际变形曲面与最佳吻合反射面的均方根偏差。最后给出了65 m射电望远镜天线的计算实例,结果表明主面精度得到了明显的提高。     

反射面天线馈源相位中心的研究

本文提出了任意形状反射面天线馈源相位中心的定义和提高变形反射面天线电气性能的方法,并将其应用于某8米天线的实际计算,取得了满意的结果。     

天线的机电一体化分析方法

基于机电综合分析的思想,给出了变形反射面的变形函数描述,以及天线变形后的辐射场计算方法,并分析了变形反射面对天线辐射方向图的影响。最后,运用最优化方法计算出了馈源在最佳位置时天线的辐射方向图。     

宽角扫描赋形对称单反射面天线的优化设计

为满足宽角扫描的要求,基于几何光学理论对一种对称单反射面天线进行了赋形设计。以扫描口径面上射线路径的方差为目标函数,采用Powell方法极小化该函数,最终确定出了反射面的方程、特定扫描角度下的馈源位置以及馈源对反射面的照射区域,实现了天线扫描工作时的最小增益损失和最高口径利用效率。分析结果表明,所设计的单反射面天线在宽角扫描范围内,方向图无大的畸变,增益损失很小,副瓣电平达到了设计要求。本文赋形方法为宽角扫描双反射面天线的赋形设计奠定了基础。     

表面误差对双弯曲反射面天线副瓣的影响

天线反射面的表面误差会引起反射面天线的副瓣发生变化。为确定赋形波束双弯曲反射面天线反射面的表面误差与反射面天线副瓣最大值变化之间的关系,采用数理统计的方法,对受到随机表面误差影响的面电流积分,得到天线辐射场。随机表面误差用相关半径和Z向随机误差两个参量表示。根据随机表面误差求出其天线最大副瓣样本分布函数,较好地展现了表面误差引起的副瓣最大值变化,使得反射面天线表面误差引起的副瓣变化可预测,为天线反射面加工的精度要求提供了理论依据。     

集中负载对大口径天线反射面精度的影响

本文详细介绍了集中负载对天线反射面精度的影响,建立了66m天线结构有限元模型,依据模型分析结果,对集中负载引起的天线主面误差进行了分析和数值计算;引入保型设计概念,对集中负载的承载点进行了优化设计,提出了对集中载荷作用分散化、变形均匀化的处理方式。该方法在66米天线上的成功应用,证明了其可以有效的提高天线反射面精度,保障了探月二期任务的圆满完成。该方法对大口径、高精度反射面天线的研制有重要的指导意义。     

一种双频喇叭馈源的相位中心分析

多模圆锥喇叭天线是一种应用较广的高效率喇叭天线,它被广泛应用于反射面初级馈源。双频多模圆锥喇叭天线在收发两个频率处的相位中心是不重合的,当其作为反射面馈源时,其相位中心及安放位置的确定对于反射面天线的性能有着不可忽视的影响。从天线相位中心的定义出发,计算了双频多模喇叭天线在收发频率处的相位中心,并对该天线在偏置反射面系统中的安放位置进行了分析,确定了馈源的最佳安放位置。     

双反射面天线偏焦问题的解决方法分析

大型双反射面天线理论焦点和天线变形曲面最佳吻合反射面新焦点不重合,会造成天线偏焦而导致天线性能恶化的问题。通过对横向偏焦的分析,推导出了馈源横向偏焦的表达式,对馈源横向偏焦量对天线性能的影响进行了分析,提出了寻找新的吻合面和偏转副反射面的2种解决偏焦问题的方法,并以65 m天线为例分别进行了仿真计算,仿真结果表明这2种方法能够很好地解决这一问题。     

用PTD分析双弯曲反射面天线形变和穿孔的辐射特性

该文根据模型反射面天线的爆炸实验测试结果建立了反射面天线形变的数学模型,应用物理光学(PO)法和物理绕射(PTD)理论计算了一种赋形反射面天线形变后的辐射特性,同时还计算了反射面天线表面被爆炸破片穿孔后的辐射特性,结果表明,由于反射面的局部形变,直接导致辐射方向图的恶化,并且随着形变部分面积的增大,水平面的副瓣抬高很大,穿孔也会使水平面的副瓣抬高.     

大型面天线CAE分析与电性能计算的集成

研究了CAD/CAE集成建模技术和天线组合结构理论,基于反射面位移场并采用PO法分析天线远区电场,解决了由背架、反射面和中心体组成的组合结构网格自动划分难题,开发了面向大型雷达天线结构的集成分析系统.此系统可辅助结构设计人员对天线结构参数进行修改,对结构形状、分布方式进行调整,对天线加工精度、装配精度提出合理要求.工程案例的应用结果证明了该系统的有效性与准确性.     

Surface accuracy of Cassegrain antennas

For a Cassegrain antenna system, a simple and general procedure is presented for computing the effective surface root mean square (rms) and beam deviations considering primary surface distortions and relative translations and rotations of the antenna components. It is shown that certain primary reflector distortions can be compensated for by an appropriate adjustment of the subreflector position. Different methods in use for calculating surface rms are reviewed. It is shown that the method in which the deformed configuration of the primary reflector is best fitted with another paraboloid yields a surface rms almost equal to that obtained by the optimal positioning of the antenna components. The actual deformation patterns of several large Cassegrain antenna systems with different structural concepts are reviewed. It is shown that for a class of antenna structures, the gain can be significantly improved by an optimal positioning of the subreflector.     

具有局部凸起形变反射面天线的方向图仿真

针对反射面天线受撞击表面形变问题,利用二次曲面交截椭圆建立局部凸起形变的数学模型,运用基于表面电流积分的物理光学方法计算辐射方向图,研究了天线发生形变后辐射特性随形变面积和形变位置的变化规律。结果表明,随着形变面积的扩大,副瓣电平逐渐升高;形变位于中心位置时,对方向图的影响最为显著。     

Pattern synthesis of the offset reflector antenna system with lesscomplicated phased array feed

The performance degradation of an offset reflector antenna with off-axis scanning feed and distorted reflector surface can be improved by using a phased array feed. Generally, both analog attenuators and phase shifters are used in phased array feed. Yet, it seems to make the feed system very complicated. In this paper, a phase-only gradient search (POGS) algorithm is developed to optimize the performance of offset reflector antenna systems using phased array feed that is equipped with phase shifters only. This technique not only can greatly simplify the complexity of phased array feed, but also can provide the reflector antenna with better antenna gain and sidelobe level control capability. Simulation and experimental results are presented to illustrate the excellent performance of offset reflector, with limited beam scanning capability, can be obtained by using this less complicated phased array feed     

天线表面误差的精确计算方法及电性能分析

提出一种天线表面误差的计算方法,用来精确计算变形表面法向、径向及轴向误差,并推导了相应的计算公式.通过分析某工程7.3m圆抛物面天线在多种工况下的表面误差,及其与ANSYS软件计算结果的比较,证明了该方法的正确性,且计算结果仅为ANSYS软件分析结果的三分之一左右.实验结果说明此方法能够更准确地分析变形天线的表面误差及电性能.在工程中应用此方法分析大型空间天线与地面天线,可明显降低天线设计成本,缩短天线设计周期,并为电气设计人员提供准确的天线变形反射面信息.     

A surface distortion analysis applied to the hoop/column deployablemesh reflector antenna

A practical approach is demonstrated for the deterministic analysis of surface distortions in reflector antennas, based on a first-order approximation to the aperture field phase. Measured pattern results from the 15-m-diameter hoop/column deployable mesh reflector antenna are used to demonstrate the accuracy which can be obtained with this surface distortion analysis. The only practical limitation of the first-order approximation is determined by the slope derivations of the distorted surface from the best-fit paraboloid