反射面天線理論及實用CAD程序集( 簡體 字) | |
| 作者：何山紅 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 44338詢問書籍請說出此書號！ 有庫存 NT售價： 640 元 |
| 出版日：6/1/2016 | |
| 頁數：644 | |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 字 ) |
| ISBN：9787121287893 | 加入購物車 │加到我的最愛 (請先登入會員) |
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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 基于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 基于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 程序計算實例 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 程序清單 23 1.4.1 饋源輻射方向圖軸對稱時輻射遠場計算程序清單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序清單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 程序計算實例 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序清單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 程序計算實例 86 實例3.1 遠場功率方向圖為余割平方時的計算 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序清單HDR.FOR 95 第4章 賦形卡塞格倫天線 122 4.1 常用口面場分布函數分析 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 程序計算實例 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 程序清單 163 4.6.1 計算賦形卡塞格倫天線形狀程序清單HCC.FOR 163 4.6.2 饋源輻射方向圖軸對稱時輻射場計算程序清單HCD.FOR 168 4.6.3 計算賦形卡塞格倫天線形狀及擬合程序清單HCE.FOR 185 4.6.4 饋源輻射方向圖非軸對稱時輻射場計算程序清單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 程序計算實例 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序清單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系 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 程序計算實例 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序清單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系 283 7.3 主面口面場 291 7.4 輻射遠場 294 7.5 程序計算實例 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序清單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 能量守恒定律 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 程序計算實例 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 程序清單 331 8.5.1 反射面天線形狀計算程序清單DOFA.FOR 332 8.5.2 反射面天線輻射場計算程序清單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系 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 程序計算實例 361 實例9.1 求解不同坐標系下的方位角的對應關系 362 實例9.2 求解偏焦函數中的系數的值 363 實例9.3 利用偏焦函數計算反射面形狀 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 程序清單 373 9.5.1 求解不同坐標系下的方位角的對應關系程序清單HERA.FOR 373 9.5.2 偏焦函數中的系數求解程序清單HERB.FOR 376 9.5.3 反射面形狀計算程序清單HERC.FOR 383 9.5.4 反射面天線輻射遠場計算程序清單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 程序計算實例 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 程序清單 446 10.6.1 環焦橢圓波束天線形狀計算程序清單HEEA.FOR 446 10.6.2 環焦橢圓波束天線輻射場計算程序清單HEEB.FOR 456 10.6.3 卡塞格倫橢圓波束天線形狀計算程序清單HFFA.FOR 463 10.6.4 卡塞格倫橢圓波束天線輻射遠場計算程序清單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 程序計算實例 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 程序清單 524 11.6.1 三反射體球面天線形狀計算程序清單HMMA.FOR 524 11.6.2 三反射體球面天線輻射場計算程序清單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系 549 12.2.2 基于矢位法的剩余球面輻射遠場分析 551 12.2.3 點源照射下的剩余球面輻射遠場 552 12.2.4 剩余球面的面積元和法向單位矢量 553 12.2.5 剩余球面的輻射遠場 556 12.3 程序計算實例 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 饋源非偏焦時剩余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 饋源偏焦時剩余球面和混合反射面的輻射遠場的計算 566 12.4 程序清單 567 12.4.1 瞬時拋物面輻射遠場計算程序清單HYR1.FOR 567 12.4.2 剩余球面和混合反射面的輻射遠場計算程序清單HYR2.FOR 579 附錄A 公用子程序清單 592 附錄B 程序索引 597 附錄C 程序的使用說明 599 參考文獻 600 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、輻射場計算程序并給出了計算實例，并經工程實踐驗證。書中設計程序讀者可以拿來就用，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。
前 言
反射面天線廣泛應用于通信、雷達、導航、遙控、遙測、深空探測和射電天文等領域。隨著現代科技的發展，反射面技術取得了明顯的進步，涌現出了許多新技術及新方法。但反射面天線的幾何形狀設計、輻射場計算比較復雜，對工程數學和電磁場理論要求較高，所涉及的公式較多，也較為晦澀，很多天線設計方面的參考書與工程結合不夠緊密；對于從事反射面天線工作的人員而言，擁有一些較為系統全面、理論與實踐緊密結合的參考書及“拿來就能用”的程序，無疑可以提高其學習、研究或者設計反射面天線的效率，縮短從理論到實踐的距離。本書對絕大多數種類的反射面天線的形狀設計原理、輻射場計算理論（包括主面的口面場、輻射遠場和副面散射場等）進行了系統的推導，對不同種類的反射面天線采用了適合于各自特點的分析方法；對每種天線分別編寫了形狀設計、輻射場計算程序，并給出了計算實例。 本書共12章，對近20種形式的反射面天線進行了形狀設計和輻射場計算。這些天線涵蓋了目前絕大多數種類的反射面天線，具體包括拋物面天線、卡塞格倫天線（含標準型和賦形波束兩種類型）、單偏置拋物面天線、賦形波束雙彎曲反射面天線（含焦點帶、仰角帶、水平帶三種類型）、副面為橢圓的環焦天線（含標準型和賦形波束兩種類型）、雙偏置對稱轉換反射面天線（含格雷高利和卡塞格倫兩種類型）、賦形雙偏置反射面天線（含卡塞格倫和格雷高利兩種類型）、格雷高利橢圓波束反射面天線、變焦距環焦橢圓波束反射面天線(包括副面半徑過渡函數為多項式函數、正弦函數和指數函數三種形式）、變照射角賦形卡塞格倫橢圓波束天線（包括副面矢徑長度過渡函數為多項式函數、正弦函數和指數函數三種形式）、三反射體賦形球面天線和瞬時多波束拋物面天線。 第1章先將標準卡塞格倫天線用等效拋物面來代替，然后利用基于矢位法的輻射場理論推導了拋物面天線輻射遠場的計算原理；針對饋源輻射方向圖為軸對稱、非軸對稱、饋源輻射電場為線極化、圓極化等情況，編寫了輻射遠場計算程序并給出了計算實例。 第2章利用E模場輻射法，在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，給出了饋源輻射電場為線極化、圓極化時的單偏置拋物面天線輻射遠場計算原理，編寫了計算程序并給出了計算實例；當單偏置拋物面天線的偏置角度為零時，則變成了拋物面天線，因此這一章介紹的理論及編寫的程序也適用于拋物面天線。 第3章先論述了賦形波束雙彎曲反射面天線的中截線的設計原理，并結合條帶理論給出了焦點帶、仰角帶、水平帶賦形波束雙彎曲反射面天線的設計過程；當饋源輻射方向圖非軸對稱時，利用基于矢位法的輻射場理論，推導了計算線極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射遠場計算程序，給出了計算實例。 第4章在給定反射面口面功率分布的情形下，結合饋源輻射功率方向圖給出了設計賦形卡塞格倫天線形狀的原理。在饋源輻射方向圖為軸對稱的情況下，推導了利用鏡面電流法計算副面散射場、主面口面場、輻射遠場及天線效率、增益等參數的原理；當饋源輻射方向圖非軸對稱時，為了提高計算速度，對反射面進行了多項式擬合，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射遠場計算程序，給出了計算實例。 第5章在給定反射面口面功率分布的情形下，結合饋源輻射功率方向圖給出了設計副面為橢圓的賦形環焦天線形狀的原理。在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，對反射面進行了多項式擬合；推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射遠場計算程序，給出了計算實例。 第6章和第7章分別推導了雙偏置對稱轉換格雷高利天線和卡塞格倫天線形狀的解析表達式。在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射場計算程序，給出了計算實例。 第8章在給定反射面口面功率分布的情形下，結合饋源輻射功率方向圖推導了設計賦形雙偏置卡塞格倫天線和格雷高利天線的形狀的原理。在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射場計算程序，給出了計算實例。 第9章在基于對稱轉換的前提下，設計了求解格雷高利低交叉極化橢圓波束天線形狀的方法。在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射場計算程序，給出了計算實例。 第10章論述了求解變焦距環焦橢圓波束天線、變照射角賦形卡塞格倫橢圓波束天線形狀的過程。在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射遠場的原理，編寫了反射面形狀設計及輻射場計算程序并給出了計算實例；如果將橢圓波束橢球率設成1，則變成了對稱波束，環焦橢圓波束天線變成了副面為橢圓的標準環焦天線、賦形卡塞格倫橢圓波束天線變成了賦形卡塞格倫對稱波束天線。因此，這一章的理論及程序也可應用于標準環焦天線或賦形卡塞格倫對稱波束天線的形狀設計及輻射場計算。 第11章在給定主面口面功率分布的情況下，結合饋源功率方向圖，設計了求解第1類和第2類三反射體賦形球面天線形狀的方法；分析了利用移動饋源系統（含饋源及第一、第二副面）實現波束掃描，或利用多個饋源系統產生多波束的機理。這一章在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，推導了利用射線跟蹤法和鏡面電流法計算線極化、圓極化輻射場的原理，對比分析了饋源輻射方向圖和主面口面功率函數在不同情況下的性能，編寫了反射面形狀設計及輻射場計算程序，并給出了計算實例。 第12章介紹了由主動球面構成的瞬時多波束拋物面天線的概念，分析了利用多個偏焦饋源實現多波束的機理；在瞬時拋物面天線沿焦平面運動過程中，分析了剩余球面對瞬時拋物面天線輻射遠場的影響；在饋源輻射方向圖非軸對稱的情況下，論述了利用矢位法計算剩余球面的線極化、圓極化輻射遠場的原理；將剩余球面和瞬時拋物面分別產生的輻射遠場進行矢量疊加，計算出了由剩余球面和瞬時拋物面組成的混合反射面的輻射遠場，編寫了輻射遠場計算程序并給出了計算實例。 著者曾在國家大型電子技術研究所從事天線研究工作多年，現從事教學和科研工作。本書是著者多年來在從事反射面天線理論研究、工程設計、指導研究生學位論文等工作中常年積累的成果，同時也參考了國內外文獻。本書省略了一些煩瑣的基礎理論的推導，也刪掉了部分章節之間重復的內容；但各章又盡量保持了理論的系統性，自成體系。書中注重對理論的具體分析，將抽象理論具體化，以便更好地應用于工程實踐。 本書所有程序均采用Digital Visual Fortran 5.0編寫，源程序代碼、每個計算實例的輸入和輸出數據文件等按照章節順序存放在一個文件包中，并上傳至電子工業出版社網站上，需要的讀者可登錄該網站免費下載。雖然大部分程序已在實踐中進行過驗證或與其他商業軟件進行過對比，但難免還會存在一些考慮不周全的地方。讀者也可以利用書中理論并參考書中程序編寫適合個人習慣的程序或者對書中的程序進行改進。 | |
