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)

0 引言

赋形反射面天线经常通过最优化反射面的形状达到设计目的。当前赋形反射面天线的研究热点是反射面直接展开法[1-5]。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、傅里叶级数等一组正交的基函数表示反射面形状。为获得这些基函数的系数,须计算一组观察点的辐射场,并与观察点的辐射场特征相比较,通过优化目标函数取得。在此过程中,需在优化的每个迭代过程中不断重复计算远区辐射场。传统方法是通过物理光学法分析,由计算辐射场积分获得反射面天线的辐射场。计算辐射场积分时,在一定精度要求下,传统积分方法的计算量大、速度慢。为此,本文对一种新的用于反射面天线辐射远场分析的快速积分方法进行了研究。

1 快速积分法

采用本文快速积分法的前提条件是反射面由平缓函数表示,反射面上各点随坐标值变化较缓慢。在实际的赋形反射面天线的设计中,通常反射面由初始偏置抛物面和表示小变形的平缓函数叠加而成。因此,本文的快速积分法的前提条件可以成立。快速积分法步骤如下。

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变化剧烈的相位项的乘积。

设反射面方程z=f(x,y),反射面上物理光学电流可表示为

式中：H0(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;k为自由空间的波数。……