为了在服务区内获得良好的性能,提出了一种新的赋形波束天线优化设计方法。采用对反射面的形状和偏转角度进行联合优化的方法来解决卫星天线布局和性能之间的矛盾。优化过程中将反射面的形变量和偏转角度作为优化变量,然后利用遗传算法对其进行优化从而实现更高的增益和交叉极化隔离度。最终利用该算法对一个赋形波束天线进行了优化设计和分析,仿真结果说明了该优化方法的有效性。东西向配置天线坐标系关系器进行赋形优化，没有考虑α对天线性能的影响。图2双重叠展开天线坐标系关系本文在前人工作的基础上对赋形反射面天线的优化设计技术进行了进一步研究［3］，不仅把反射器的展开系数作为优化变量，赋形天线优化设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机而且在优化过程中考虑了天线的偏转角度α对天线性能的影响，通过物理光学方法对远场进行计算，采用遗传算法对目标进行综合优化，从而使得天线的增益和交叉极化隔离度(XPI)性能均达到最优。2反射面天线分析方法以往对反射面进行赋形优化时，通常采用一组正交基函数来表征反射面，如Jacobi-Bessel函数、Zernike函数、三次样条函数等［4］。天线为单偏置抛物反射面天线结构，如图3所示。本文采用Jacobi-Bessel函数来表示反射面，如式(1)所示［)式中，t和φ是口径投影坐标系下的坐标，a为天线半径，H是天线的偏置距离，Cnm和Dnm是反射面展开系数，Fnm(t)是修正的Jacobi多项式本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com 。本文采用物理光学方法对天线的性能进行分析。对于一个理想导电的反射面，根据物理光学等效和近似原理，反射面可以用等效的电流源代替，具图3单偏置反射面天线结构示意图体如式(2)所示:JPO=2n×Hi(2)式中，赋形天线优化设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机JPO为反射面表面的感应电流，n为反射面上任意一点指向馈源方向的法向量，Hi是反射面表面的入射磁场。则利用物理光学法计算天线远场［步骤5输出得到最优个体，完成优化。4设计实例优化设计的目标是产生一个覆盖特定服务区的高性能赋形波束，要求在实现服务区内高交叉极化隔离度的前提下，尽可能提高服务区内的增益。该天线设计安装在卫星西墙板，与另外一副天线采用双重叠展开方式配置。天线的工作频带为13．75～14．55GHz。按照卫星平台空间布局的限制，天线口径和偏置距离分别选择为2m和1．6m，焦距为3m，馈源照射半张角为17．72°。卫星专用坐标系u-v坐标系中，天线的服务区如图4所示。图4天线服务区示意图图4所示的服务区的内部和边缘区域一共布置了510个观察站点，其中边缘区域的站点布置得较密，中间区域布置得相对稀疏一些，从而在保证天线性能的同时尽可能减少运算时间，加快优化速度。对这510个观测站点分别提相应的增益和交叉极化隔离度要求，并按照式(6)来构成优化目标函数。如果目标函数能够收敛，则所得到的波束形状就能够与服务区的形状匹配，且满足相应的性能要求。利用自编程序对反射器的形面和偏转角度α进行优化，优化过程中将反射面展开系数个数M、N分别选择为4和7，由于C00在优化过程中不变，因此参考公式(4)可知优化变量一共有80个。种群规模为300，交叉概率选择为0．5，初始变异概率选择为0．1，迭代次数为1000次，将优化过程中每一代个体的解以及对应不同α角度的最优解分别单独保存下来。优化完成后，得到天线性能随偏转角度α的变化趋势如图5所示。从图5可以看出，天线增益和交叉极化隔离度图5天线性能变化趋势图性能在α=35．6°时取赋形天线优化设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com