[发明专利]基于反射面天线焦面场采样相控阵馈源的最优化设计方法

权利要求书

1.一种基于反射面天线焦面场采样相控阵馈源的最优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)计算相控阵馈源尺寸和焦径比一定时天线口径效率随着扫描角度的增大而降低的情况，总结出口径效率分别大于60％和70％时天线能够实现的最大扫描角度，并制作最大扫描角度图；

(2)根据工程中对天线口径效率和扫描范围或者视场的要求，查找最大扫描角度图，确定天线的焦径比和相控阵馈源的采样范围；

(3)计算相控阵馈源尺寸一定的情况下天线口径效率随单元间距的变化规律；由于天线的最大口径效率是固定的，单元间距变小，则单元数量增多，而口径效率不会明显增加，据此确定最优单元间距；所述最优单元间距是当天线口径效率达到最大值时，需要的单元数量最少时的单元间距；根据不同排布方式的最优单元间距制作不同排布方式对应的最优间距图；

(4)根据焦径比和采样范围，查找最优间距图，确定相控阵馈源的排布方式和对应的最优单元间距，选择最优单元间距最大的排布方式；

(5)根据以下公式确定单元数量N：

其中，N_x为x轴上的单元数量，由下式计算；

其中，d_e为步骤(4)中所选排布方式所对应的最优单元间距，r_{f_null}为步骤(2)中确定的采样范围，即采样第几零深以内的区域，d_max为最大的波束偏转角对应的焦面场和抛物面天线焦点的距离，由下式计算；

其中，f为抛物面天线焦距，θ_bmax为最大的波束偏转角，BDF为波束偏转因子，由下式计算；

其中，D是抛物面天线的口径，θ_b和θ_f分别为波束偏转角和馈源偏置角；k是与f和馈源横向偏焦距离d的相关系数，取值0.3～0.7；

(6)以步骤(2)确定的采样范围，步骤(4)所选的排布方式以及对应的最优单元间距，步骤(5)确定的单元数量，作为基于反射面天线焦面场采样相控阵馈源的最优化设计。

2.根据权利要求1所述的基于反射面天线焦面场采样相控阵馈源的最优化设计方法，其特征在于，所述的反射面天线为抛物面天线。

3.根据权利要求2所述的基于反射面天线焦面场采样相控阵馈源的最优化设计方法，其特征在于，所述的抛物面天线为前馈抛物面天线，或可等效转换为前馈抛物面天线的其他形式抛物面天线；等效转换的方式为：

对于给定的其他形式抛物面天线，其天线口径D、馈源照射半张角θ₀均为已知量，由此计算得到焦距f：

进而得到等效的前馈抛物面天线的抛物面方程：

x²+y²＝4f·z。