[发明专利]一种结合馈源的微波真空窗设计方法

说明书

本发明涉及接收机领域中的一种结合馈源的微波真空窗设计方法，该方法将微波真空窗代入具体的馈源系统中，以反射面天线的增益或G/T值作为评价标准进行优化设计，从而在根本上解决以往设计中微波真空窗对天线性能影响缺失或不准确、天线性能下降不可控的问题，实现了天线性能在宽频带内达到最优的目的，适用于各种制冷接收机微波真空窗的设计。突破了现有方法中将照射角、照射电平作为微波真空窗与馈源的接口进行设计的思路。

技术领域

本发明涉及接收机领域中的一种结合馈源的微波真空窗设计方法，专门用于各种制冷接收机微波真空窗的设计。

背景技术

微波真空窗组件是信号进入杜瓦内馈源的传输窗口，是低温单元设计的关键部分。杜瓦系统的密封性、微波信号的传输特性与微波真空窗息息相关。低损耗承压密封材料的选择、连接波导材质的选择，连接波导和微波真空窗的结构设计是真空密封窗组件设计与制作的关键点。

由于微波真空窗的相对介电常数与空气不一致，因此导致电磁波在穿过微波真空窗的时候会发生反射，微波真空窗的损耗也会导致天线的增益下降和噪声温度的升高，从而影响天线的整体性能。传统的微波真空窗一般是以高斯照明为基础进行设计的，即假设馈源方向图为高斯波束，忽略馈源和反射面天线的存在，仅在照射角内保证安装法兰不遮挡，并在满足力学性能的时候尽量薄，这样设计出的天线性能难以保证是最优的。尤其是在宽带制冷接收机设计中，描述馈源的方向图以及微波真空窗的电性能参数随频率变化较大，难以保证反射面天线的性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种结合馈源的微波真空窗设计方法，该方法将微波真空窗代入具体的馈源系统中，以反射面天线的增益或G/T值作为评价标准进行优化设计，从而在根本上解决以往设计中微波真空窗对天线性能影响缺失或不准确、天线性能下降不可控的问题，实现了天线性能在宽频带内达到最优的目的，适用于各种制冷接收机微波真空窗的设计。突破了现有方法中将照射角、照射电平作为微波真空窗与馈源的接口进行设计的思路。

本发明所述的一种结合馈源的微波真空窗设计方法，按下列步骤进行：

a、选取微波真空窗，将微波真空窗的参数作为优化变量，并给定这些参数的初始值，得到初始设计参数；

b、将步骤a选取的初始设计参数，对包含微波真空窗的馈源进行仿真分析，得到工作频带内馈源的性能参数为辐射方向图和电压驻波比；

c、将步骤b中得到的馈源的性能参数代入具体的反射面天线中进行仿真计算，得到反射面天线的辐射方向图，根据反射面天线的辐射方向图得出反射面天线的性能参数为增益、第一旁瓣电平和G/T值；

d、以反射面天线的性能参数作为评价函数，采用优化算法，对微波真空窗的部分或全部初始设计参数进行优化，得到使反射面天线性能达到最优的优化后的微波真空窗的参数，并将其作为微波真空窗的最终设计参数，从而完成微波真空窗的设计。

步骤a中的微波真空窗的初始设计参数采用介质的力学性能，以保证其满足承压的要求。

步骤a微波真空窗中对于多层结构初始设计参数包括每层介质的厚度、半径、相对介电常数和损耗正切角。

步骤d中的优化算法为全局和局部优化算法。

本发明所述的一种结合馈源的微波真空窗设计方法，该方法中仿真计算的方法除采用实际应用的反射面天线外，还可采用等效抛物面方法、等效口面场方法、焦面场匹配方法或主面遮挡方法。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明打破了微波真空窗与馈源的原有壁垒，将二者视为一个整体，把带有微波真空窗的馈源放在反射面设计中，以天线的性能最优作为设计准则，并以此为依据进行两者的最优化设计，从而在根本上解决以往微波真空窗设计时天线性能下降评估缺失或不准确、天线性能下降不可控的问题；