內容簡介
本書作者從事天線研發工作多年，他對反射面天線的形狀設計原理、輻射場計算理論進行了系統的推導，編寫了幾何形狀設計、輻射場計算程式並給出了計算實例，並經工程實踐驗證。書中設計程式讀者可以拿來就用，大大提高學習、研究和設計反射面天線的效率，縮短從理論到實踐的距離。
目錄
第1章 標準卡塞格倫天線和拋物面天線 1
1.1 標準卡塞格倫天線的等效拋物面法 1
1.1.1 標準卡塞格倫天線的幾何參數 1
1.1.2 等效拋物面法 2
1.2 基於矢位法的拋物面天線輻射遠場的分析 3
1.2.1 矢位法基本原理 3
1.2.2 基於矢位法的反射面天線輻射遠場的計算 6
1.2.3 點源照射下的反射面天線輻射遠場 8
1.2.4 拋物面的面積元和法向單位矢量 9
1.2.5 拋物面天線的輻射遠場 10
1.3 程式計算實例 15
1.3.1 標準卡塞格倫天線計算實例 15
1.3.2 拋物面天線計算實例 20
1.4 程式清單 23
1.4.1 饋源輻射方向圖軸對稱時輻射遠場計算程式清單HAA.FOR 24
1.4.2 饋源輻射方向圖非軸對稱時輻射遠場計算程式清單HAB.FOR 32
第2章 單偏置拋物面天線 41
2.1 單偏置拋物面天線的幾何結構 41
2.2 利用E模場輻射法計算單偏置拋物面天線的輻射遠場 42
2.2.1 線極化輻射遠場 42
2.2.2 圓極化輻射遠場 47
2.3 程式計算實例 51
實例2.1 線極化時單偏置拋物面天線的計算 51
實例2.2 圓極化時單偏置拋物面天線的計算 53
實例2.3 拋物面天線的計算 55
2.4 單偏置拋物面天線輻射遠場計算程式清單HOF.FOR 56
第3章 賦形波束雙彎曲反射面天線 73
3.1 賦形波束雙彎曲反射面天線幾何形狀設計 73
3.1.1 設計中截線 73
3.1.2 條帶設計 76
3.2 賦形波束雙彎曲反射面天線輻射遠場 78
3.2.1 利用矢位法計算反射面天線輻射遠場 78
3.2.2 點源照射下的反射面輻射遠場 79
3.2.3 反射面的表面參量 81
3.2.4 輻射遠場 82
3.3 程式計算實例 86
實例3.1 遠場功率方向圖為餘割平方時的計算 86
實例3.2 遠場功率方向圖為任意分布時的計算 93
3.4 反射面形狀設計和輻射遠場計算程式清單HDR.FOR 95
第4章 賦形卡塞格倫天線 122
4.1 常用口面場分布函式分析 122
4.2 反射面結構設計 122
4.2.1 反射面方程 122
4.2.2 利用四階龍格-庫塔法求解微分方程組 127
4.3 利用鏡面電流法求解輻射場 128
4.3.1 副面散射場 128
4.3.2 卡塞格倫天線輻射場 132
4.3.3 天線效率 137
4.4 射線跟蹤和鏡面電流法計算輻射場 141
4.4.1 反射面坐標的擬合處理 141
4.4.2 反射面上點的法向單位矢量 142
4.4.3 主反射面的面積元 144
4.4.4 主面口面場 145
4.4.5 輻射遠場 148
4.5 程式計算實例 151
實例4.1 計算賦形卡塞格倫天線形狀 151
實例4.2 饋源輻射方向圖軸對稱時輻射遠場計算 154
實例4.3 賦形卡塞格倫天線形狀計算及坐標擬合 158
實例4.4 饋源輻射方向圖非軸對稱時輻射遠場計算 160
4.6 程式清單 163
4.6.1 計算賦形卡塞格倫天線形狀程式清單HCC.FOR 163
4.6.2 饋源輻射方向圖軸對稱時輻射場計算程式清單HCD.FOR 168
4.6.3 計算賦形卡塞格倫天線形狀及擬合程式清單HCE.FOR 185
4.6.4 饋源輻射方向圖非軸對稱時輻射場計算程式清單HCF.FOR 192
第5章 賦形環焦反射面天線 208
5.1 反射面形狀設計 208
5.1.1 主面和副面母線的方程 208
5.1.2 反射面參數的選取 212
5.1.3 四階龍格-庫塔法求解微分方程組 214
5.2 輻射遠場 214
5.3 程式計算實例 215
實例5.1 計算賦形環焦天線形狀及擬合處理 215
實例5.2 饋源輻射方向圖非軸對稱時線極化輻射遠場的計算 218
實例5.3 饋源輻射方向圖非軸對稱時圓極化輻射遠場的計算 221
5.4 計算環焦天線形狀及擬合程式清單HRA.FOR 222
第6章 雙偏置對稱轉換格雷高利天線 230
6.1 基本幾何結構參數 230
6.2 主副面表達式 233
6.2.1 副面法向單位矢量 233
6.2.2 副面反射線單位矢量 234
6.2.3 副面坐標 236
6.2.4 主面坐標 237
6.2.5 主面口面上反射線軌跡與饋源球坐標系下參量的關係 238
6.3 主面口面場 246
6.3.1 主面的面積元 246
6.3.2 主面口面場 248
6.4 輻射遠場 251
6.4.1 線極化輻射遠場 251
6.4.2 圓極化輻射遠場 252
6.5 程式計算實例 254
實例6.1 饋源輻射電場為線極化時的計算 254
實例6.2 饋源輻射電場為圓極化時的計算 257
6.6 反射面形狀和輻射場計算程式清單OFFA.FOR 259
第7章 雙偏置對稱轉換卡塞格倫天線 276
7.1 基本幾何結構參數 276
7.2 主副面表達式 279
7.2.1 副面法向單位矢量 279
7.2.2 副面反射線單位矢量 280
7.2.3 副面坐標 281
7.2.4 主面坐標 282
7.2.5 主面口面上反射線軌跡與饋源球坐標系下參量的關係 283
7.3 主面口面場 291
7.4 輻射遠場 294
7.5 程式計算實例 295
實例7.1 饋源輻射電場為線極化時的計算 295
實例7.2 饋源輻射電場為圓極化時的計算 299
7.6 反射面形狀和輻射遠場計算程式清單OFFB.FOR 300
第8章 賦形雙偏置反射面天線 312
8.1 求解反射面形狀 312
8.1.1 能量守恆定律 312
8.1.2 斯奈爾定律 313
8.1.3 求解反射面坐標的步驟 316
8.2 主面口面場 317
8.3 輻射遠場 321
8.4 程式計算實例 322
實例8.1 計算賦形雙偏置格雷高利天線的形狀 323
實例8.2 計算賦形雙偏置卡塞格倫天線的形狀 325
實例8.3 線極化時賦形雙偏置格雷高利天線輻射遠場的計算 326
實例8.4 圓極化時賦形雙偏置格雷高利天線輻射遠場的計算 328
實例8.5 線極化時賦形雙偏置卡塞格倫天線輻射遠場的計算 329
實例8.6 圓極化時賦形雙偏置卡塞格倫天線輻射遠場的計算 330
8.5 程式清單 331
8.5.1 反射面天線形狀計算程式清單DOFA.FOR 332
8.5.2 反射面天線輻射場計算程式清單DOFB.FOR 339
第9章 格雷高利橢圓波束天線 346
9.1 反射面坐標求解 346
9.1.1 對稱平面的幾何參數 346
9.1.2 主面特性 348
9.1.3 副反射面的幾何特性 348
9.1.4 主面坐標和副面坐標的關係 350
9.1.5 求解主副面坐標的具體過程 352
9.1.6 驗證主副面形狀設計結果 355
9.2 主面口面場 356
9.3 輻射遠場 361
9.4 程式計算實例 361
實例9.1 求解不同坐標系下的方位角的對應關係 362
實例9.2 求解偏焦函式中的係數的值 363
實例9.3 利用偏焦函式計算反射面形狀 364
實例9.4 線極化時天線俯仰面遠場方向圖的計算 367
實例9.5 線極化時天線方位面遠場方向圖的計算 369
實例9.6 右旋圓極化時天線俯仰面遠場方向圖的計算 370
實例9.7 左旋圓極化時天線方位面遠場方向圖的計算 372
9.5 程式清單 373
9.5.1 求解不同坐標系下的方位角的對應關係程式清單HERA.FOR 373
9.5.2 偏焦函式中的係數求解程式清單HERB.FOR 376
9.5.3 反射面形狀計算程式清單HERC.FOR 383
9.5.4 反射面天線輻射遠場計算程式清單HERD.FOR 390
第10章 對稱雙反射面橢圓波束天線 399
10.1 求解變焦距環焦橢圓波束天線形狀 399
10.1.1 長軸平面內的副面幾何參數 400
10.1.2 短軸平面內的副面幾何參數 402
10.1.3 其他平面內的副面幾何參數 403
10.1.4 副面上點的法向單位矢量 406
10.1.5 求解主面坐標 410
10.2 求解變照射角賦形卡塞格倫橢圓波束天線形狀 411
10.2.1 求解長軸和短軸平面內的主副面形狀 412
10.2.2 求解其他平面內的副面形狀 413
10.2.3 求解其他平面內的主面形狀 414
10.3 主面口面場 417
10.4 輻射遠場 421
10.5 程式計算實例 422
10.5.1 變焦距環焦橢圓波束天線計算實例 422
10.5.2 變照射角賦形卡塞格倫橢圓波束天線計算實例 434
10.6 程式清單 446
10.6.1 環焦橢圓波束天線形狀計算程式清單HEEA.FOR 446
10.6.2 環焦橢圓波束天線輻射場計算程式清單HEEB.FOR 456
10.6.3 卡塞格倫橢圓波束天線形狀計算程式清單HFFA.FOR 463
10.6.4 卡塞格倫橢圓波束天線輻射遠場計算程式清單HFFB.FOR 486
第11章 三反射體賦形球面天線 490
11.1 三反射體賦形球面天線特性 490
11.2 求解主副面形狀 491
11.2.1 求解對稱平面內的曲線 491
11.2.2 在反射面坐標系下計算主副面形狀 496
11.2.3 在饋源坐標系下計算主副面形狀 498
11.2.4 驗證主副面形狀設計結果 500
11.3 主面口面場 502
11.4 輻射遠場 509
11.5 程式計算實例 510
實例11.1 非均勻分布時第1類天線形狀計算 510
實例11.2 非均勻分布時第1類天線方位面輻射遠場的計算 514
實例11.3 非均勻分布時第1類天線俯仰面輻射遠場的計算 516
實例11.4 均勻分布時第1類天線形狀的計算 518
實例11.5 均勻分布時第1類天線輻射遠場的計算 519
實例11.6 均勻分布時第2類天線形狀的計算 521
實例11.7 均勻分布時第2類天線輻射遠場的計算 523
11.6 程式清單 524
11.6.1 三反射體球面天線形狀計算程式清單HMMA.FOR 524
11.6.2 三反射體球面天線輻射場計算程式清單HMMB.FOR 539
第12章 瞬時多波束拋物面天線 547
12.1 瞬時多波束拋物面天線概述 547
12.1.1 瞬時拋物面天線特性 547
12.1.2 多個偏焦饋源形成多波束的機理 548
12.2 瞬時多波束拋物面天線輻射場 549
12.2.1 主動球面與瞬時拋物面的關係 549
12.2.2 基於矢位法的剩餘球面輻射遠場分析 551
12.2.3 點源照射下的剩餘球面輻射遠場 552
12.2.4 剩餘球面的面積元和法向單位矢量 553
12.2.5 剩餘球面的輻射遠場 556
12.3 程式計算實例 560
實例12.1 饋源非偏焦時瞬時拋物面天線輻射遠場的計算 561
實例12.2 饋源非偏焦時剩餘球面和混合反射面的輻射遠場的計算 563
實例12.3 饋源偏焦時瞬時拋物面天線輻射遠場的計算 565
實例12.4 饋源偏焦時剩餘球面和混合反射面的輻射遠場的計算 566
12.4 程式清單 567
12.4.1 瞬時拋物面輻射遠場計算程式清單HYR1.FOR 567
12.4.2 剩餘球面和混合反射面的輻射遠場計算程式清單HYR2.FOR 579
附錄A 公用子程式清單 592
附錄B 程式索引 597
附錄C 程式的使用說明 599
參考文獻 600
