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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