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第1章 几何光学法2

1.1概述2

1.2反射镜面的微波光学2

1.2.1反射镜表面的单位法线矢量2

1.2.2反射镜表面的斯耐尔定律3

1.2.3射束波前面积元和射束所截割的反射镜表面面积元之间的关系4

1.2.4多反射镜的射线描迹技术5

1.3波束波导中的对称转换原则7

1.3.1波束波导的对称转换准则8

1.3.2拓展的对称转换准则8

1.3.3对称转换波束波导系统中的等光程传输9

1.4卡塞格仑天线主、副反射镜的赋形10

1.4.1主、副反射镜几何及物理参数的确定10

1.4.2卡塞格仑天线的赋形13

1.4.3重新赋形副反射镜的技术15

1.5抛物面/抛物面型波束波导的几何光学分析18

1.6几何光学法计算反射镜的辐射场20

1.6.1 E模辐射场公式20

1.6.2朱兰成公式23

1.6.3几何光学法计算天线辐射特性的适用性24

参考文献25

第2章 物理光学法27

2.1概述27

2.2几何处理28

2.3近似处理29

参考文献35

第3章 高斯模分析方法37

3.1概述37

3.2近轴近似的波动方程解37

3.2.1基模高斯波束解38

3.2.2基模高斯波束的基本特点40

3.2.3关于基模高斯波束的讨论40

3.3高斯波束的变换44

3.3.1传播通过一段空间距离d的变换44

3.3.2高斯波束的折射过程44

3.3.3通过理想薄透镜的变换过程46

3.3.4对称抛物面反射镜的反射变换47

3.3.5球面反射镜的反射变换49

3.3.6偏置角θ0=π/2的偏置抛物面天线的变换50

3.4椭圆高斯波束52

3.5高阶高斯模54

3.5.1厄米—高斯波束55

3.5.2拉盖尔—高斯波束58

3.6常用的拉盖尔—高斯模61

3.6.1基模61

3.6.2 （0，1）模62

3.6.3 （0，2）模63

3.7高斯模法分析喇叭馈源的场64

3.7.1平衡混合状态下的波纹馈源64

3.7.2非平衡混合状态下的波纹喇叭67

3.8高斯模法分析偏置抛物面反射镜68

3.8.1偏置角为θ0的偏置抛物面反射镜高斯波束的变换机理68

3.8.2偏置抛物面反射镜不对称性激励的高阶高斯模70

3.8.3偏置抛物面反射镜的反射矩阵72

3.9反射镜高斯波束参数的求解74

3.9.1等效球面波法74

3.9.2高斯模法同射线描迹相结合的综合方法76

3.9.3近似球面波法同射线描迹法相结合的综合方法79

3.9.4全高斯模处理方法80

3.9.5薄透镜理论法82

3.10用远场方向图表示馈源的高斯波束86

3.11高斯波束组法88

3.11.1方法的基本描述89

3.11.2馈源辐射场的高斯波束展开式89

3.11.3几何及物理参数的确定91

3.11.4高斯波束模系数C1m的确定97

3.11.5反射镜的反射场98

3.12高斯模系数的确定106

3.12.1有限空间电磁场高斯模展开式107

3.12.2将反射镜上的表面电流展成高斯模场108

3.13波束波导反射镜的截获效率109

3.13.1第一枚反射镜的截获效率110

3.13.2第二枚反射镜的截获效率111

3.13.3高斯模的矢量模函数、标量模函数和模的单位矢量114

3.14波束波导系统中的交叉极化特性115

3.14.1（0，0）模与（0，1）模传输的相位差115

3.14.2偏置镜的置位误差对交叉极化的影响116

3.14.3波束波导系统的输出场118

3.15 波束波导中的差模传输特性120

参考文献121

第4章 焦平面场共轭匹配法124

4.1概述124

4.2平行于主反射镜孔径轴的平面来波在主反射镜表面所激励的场125

4.3副反射镜表面的场126

4.4过副反射镜顶点且与副反射镜轴ez垂直的平面内的场128

4.5过Vs且垂直于z轴的平面的场高斯波束展开130

4.5.1搜索法131

4.5.2 Vs平面场分布近似为高斯波束横向场分布法132

4.6焦平面场的处理134

4.7关于偏置椭球反射镜高斯模的处理137

4.7.1偏置抛物面反射镜与偏置椭球面反射镜的几何关系138

4.7.2偏置椭球面反射镜的薄透镜方程138

4.8副反射镜上的表面电流展成高斯波束142

参考文献145

第5章 馈源技术147

5.1概述147

5.2多模馈源147

5.2.1多模馈源的构成单元及其作用147

5.2.2不连续截面处高次模的激励148

5.2.3多模馈源的辐射方向图153

5.3波纹馈源154

5.3.1表面阻抗法156

5.3.2 HE11模的单模工作区163

5.3.3宽频带波纹喇叭的设计163

5.4散射矩阵法分析波纹馈源167

5.4.1典型组件的处理168

5.4.2相邻两组件的组合散射矩阵172

5.4.3矩阵参数173

5.4.4喇叭或波导与口面之间波导段的处理175

5.4.5口面对半空间的辐射176

5.4.6整体处理179

5.4.7模数的选取180

5.4.8球面波展开法计算波纹喇叭的方向图181

参考文献184

第6章 微波全息法测量天线表面误差186

6.1概述186

6.2基本原理186

6.3计及反射面变形影响的辐射场190

6.4变形反射镜面形的构建192

6.4.1取样规则193

6.4.2离散傅里叶变换194

6.5最佳拟合抛物面196

6.5.1坐标变换196

6.5.2最佳拟合抛物面的确定197

6.6变形赋形双镜天线的最佳拟合反射面202

6.6.1坐标变换202

6.6.2主反射镜变形、副反射镜不变形203

6.6.3主反射镜不变形、副反射镜变形207

参考文献210

第7章 天线噪声温度212

7.1概述212

7.2天线方向图所确定的噪声温度212

7.2.1地面噪声温度模型214

7.2.2天线方向图所确定的噪声温度整体模型215

7.2.3天线面的欧姆损耗所产生的噪声温度218

7.3波束波导中的噪声温度的确定219

7.3.1基本模型219

7.3.2互易定理求解法向模场220

7.3.3反射镜泄漏所产生的噪声温度224

参考文献224

第8章 关于波束波导系统的设计227

8.1概述227

8.2波束波导系统设计的重要技术因素228

8.2.1低噪声温度因素228

8.2.2波束的转换因素229

8.2.3两偏置反射镜之间的距离选择因素230

8.2.4结构因素231

8.3波束波导的高通设计法233

8.3.1多频段共用波束波导的特点233

8.3.2高通设计法的基本描述234

8.3.3关于各频段馈源的设计234

8.4高斯波束法248

8.4.1各高斯波束之间的转换关系249

8.4.2 M1镜反射高斯波束参数的确定251

8.4.3 M1镜入射高斯波束参数的确定252

8.4.4副反射镜顶点Vs处的高斯波束参数253

8.4.5利用高斯波束法设计波纹喇叭馈源254

8.4.6利用高斯波束法设计波束波导的实际设计案例255

8.5高功率设计法263

8.5.1基本原理263

8.5.2主要技术因素及其分析265

8.5.3高功率波束波导系统第一种设计方法——Z02位于V1V2中途法265

8.5.4高功率波束波导系统第二种设计方法——Z02最佳确定法270

参考文献272

第9章 非波束波导馈电的卡塞格仑型深空探测天线274

9.1概述274

9.2副反射镜的赋形275

9.2.1偏轴馈源的射线描迹276

9.2.2副反射镜的重新赋形276

9.2.3等光程常数Ck的确定277

9.2.4 F2位置的选择279

9.2.5不对称卡塞格仑天线可能存在的问题279

9.3双频功能的开拓280

9.3.1双频段馈源系统280

9.3.2椭球型反射镜281

9.4降低天线噪声、提高天线G/T值的技术282

9.4.1副反射镜边缘的几何光学射线内拨技术282

9.4.2副反射镜边缘附加赋形凸缘283

参考文献284