一种新的用于反射面天线辐射远场分析的快速积分方法.pdf

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1、上海航天第29卷2012年第1期AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2012)0i-002904一种新的用于反射面天线辐射远场分析的快速积分方法谢苏隆，钟鹰(中国空间技术研究院西安分院，陕西西安710000)摘要：对一种新的用于反射面天线辐射远场的快速积分方法进行了研究，采用物理光学法分析，基于辐射场积分计算，考虑积分网格内的相位影响并用闭合表达式表示，显著减少了积分所需网格数，加快了赋形反射面天线辐射远场的计算速度，并能与其他方法组合以进一步提高辐射远场的计算速度。模拟计算结果与直接积分法比

2、较结果表明方法可靠且有效。关键词：赋形反射面天线；物理光学法；反射面展开法；Zernike函数中图分类号：TN01文献标志码：AANewFastIntegralMethodforReflectorAntennaFar-FieldXIESu—long，ZHONGYing(TheDivisionofChineseInstituteofSpaceTechnology，Xian710000，Shaanxi，China)Abstract：Anewfastintegralmethodforreflectorantennafarfie

3、ldwasstudiedinthispaper．Basedonphysicoptics(P0)andintegralandinfluenceofeachintegralgrid’sphasewasaclosedexpress，thenumberofintegralgridsrequiredwoulddecreasealotwhiletheinfluenceofeachintegralgrid’sphaseonradiationfieldwasconsidered．Therateofcomputingradiationfi

4、eldwasimprovedverymuch．Themethodcouldcombinewithothermethodsforcomputingradiationfieldwithease．Thecomputationresultsshowedthismethodwasreliableandvalid．Keywords：Shapedreflectorantenna；Physicoptics；Reflectorexpansion；Zernikefunction0引言传统积分方法的计算量大、速度慢。为此，本文对一赋形反射面天

5、线经常通过最优化反射面的形状种新的用于反射面天线辐射远场分析的快速积分方达到设计目的。当前赋形反射面天线的研究热点是法进行了研究。反射面直接展开法]。这种方法采用如Zernike函数展开式、三角函数展开式、贝塞尔函数展开式、1快速积分法傅里叶级数等一组正交的基函数表示反射面形状。采用本文快速积分法的前提条件是反射面由平为获得这些基函数的系数，须计算一组观察点的辐缓函数表示，反射面上各点随坐标值变化较缓慢。射场，并与观察点的辐射场特征相比较，通过优化目在实际的赋形反射面天线的设计中，通常反射面由标函数取得。在此过程中，需在

6、优化的每个迭代过初始偏置抛物面和表示小变形的平缓函数叠加而程中不断重复计算远区辐射场。传统方法是通过物成。因此，本文的快速积分法的前提条件可以成立。理光学法分析，由计算辐射场积分获得反射面天线快速积分法步骤如下。的辐射场。计算辐射场积分时，在一定精度要求下，首先分离出反射面上感生电流的相位项，感生电流可表示为平缓函数形式的感生电流的幅值项与收稿日期：200906—11；修回日期：20090824作者简介：谢苏隆(1977)，男，博士生，主要研究方向为航天器变化剧烈的相位项的乘积。设计。设反射面方程z—f(x，)，反射面上

7、物理光学上海航天AER0SPACESHANGHAI第29卷2012年第l期电流可表示为由于需要积分的网格很小，可认为等效感生电J(r)一2而×H(r)．流均布，且等于网格中心点的值，则式中：，i为反射面的单位法向矢量；H(，)为反射面上(，)一。(Fi)exp[j是(甜++的人射磁场；，．为极径矢量。反射面上的入射磁场可表示为幅值项和相位项的乘积，即戳一d)&rdy．H(r)一H。(r)exp(一jkd)一设h(3c，)一z+u+z叫一d，在积分网格的中心点(z，)处作泰勒展开，并略去二阶以上的H0(r)exp(一j志以

8、++)．项，有式中：H(r)为反射面上的入射磁场的幅值；d为从馈源至反射面上某点的距离；j为虚数单位；是为自h(x,y)．ri4-由空间的波数。则反射面上的感生电流．，(r)=：2×Ho(，_)exp(一jkd)一(z一)+1鲁×_，。(r)exp(一jkd)．(3c-xl(y-yi)+式中：．，。(r)为反射面上感