反射面天线理论及实用CAD程序集

　　本书作者从事天线研发工作多年，他对反射面天线的形状设计原理、辐射场计算理论进行了系统的推导，编写了几何形状设计、辐射场计算程序并给出了计算实例，并经工程实践验证。书中设计程序读者可以拿来就用，大大提高学习、研究和设计反射面天线的效率，缩短从理论到实践的距离。

　　何山红：1973年生，安徽工业大学副教授、硕士生导师，中国电子学会高级会员，IEEE Member。曾在南京电子技术研究所从事天线研究工作多年，主持完成多项大型国防工程及其他国家重大工程中天线系统的研制，担任过天线与微波国防科学技术重点实验室基金等预研课题的组长。目前担任多本IEEE汇刊的审稿人。已在IEEE Transactions on Antennas and Propagation、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、《电波科学学报》等期刊及会议上发表学术论文30多篇，其中被SCI、EI检索20多篇。

目 录第1章 标准卡塞格伦天线和抛物面天线 11.1 标准卡塞格伦天线的等效抛物面法 11.1.1 标准卡塞格伦天线的几何参数 11.1.2 等效抛物面法 21.2 基于矢位法的抛物面天线辐射远场的分析 31.2.1 矢位法基本原理 31.2.2 基于矢位法的反射面天线辐射远场的计算 61.2.3 点源照射下的反射面天线辐射远场 81.2.4 抛物面的面积元和法向单位矢量 91.2.5 抛物面天线的辐射远场 101.3 程序计算实例 151.3.1 标准卡塞格伦天线计算实例 151.3.2 抛物面天线计算实例 201.4 程序清单 231.4.1 馈源辐射方向图轴对称时辐射远场计算程序清单HAA.FOR 241.4.2 馈源辐射方向图非轴对称时辐射远场计算程序清单HAB.FOR 32第2章 单偏置抛物面天线 412.1 单偏置抛物面天线的几何结构 412.2 利用E模场辐射法计算单偏置抛物面天线的辐射远场 422.2.1 线极化辐射远场 422.2.2 圆极化辐射远场 472.3 程序计算实例 51实例2.1 线极化时单偏置抛物面天线的计算 51实例2.2 圆极化时单偏置抛物面天线的计算 53实例2.3 抛物面天线的计算 552.4 单偏置抛物面天线辐射远场计算程序清单HOF.FOR 56第3章 赋形波束双弯曲反射面天线 733.1 赋形波束双弯曲反射面天线几何形状设计 733.1.1 设计中截线 733.1.2 条带设计 763.2 赋形波束双弯曲反射面天线辐射远场 783.2.1 利用矢位法计算反射面天线辐射远场 783.2.2 点源照射下的反射面辐射远场 793.2.3 反射面的表面参量 813.2.4 辐射远场 823.3 程序计算实例 86实例3.1 远场功率方向图为余割平方时的计算 86实例3.2 远场功率方向图为任意分布时的计算 933.4 反射面形状设计和辐射远场计算程序清单HDR.FOR 95第4章 赋形卡塞格伦天线 1224.1 常用口面场分布函数分析 1224.2 反射面结构设计 1224.2.1 反射面方程 1224.2.2 利用四阶龙格-库塔法求解微分方程组 1274.3 利用镜面电流法求解辐射场 1284.3.1 副面散射场 1284.3.2 卡塞格伦天线辐射场 1324.3.3 天线效率 1374.4 射线跟踪和镜面电流法计算辐射场 1414.4.1 反射面坐标的拟合处理 1414.4.2 反射面上点的法向单位矢量 1424.4.3 主反射面的面积元 1444.4.4 主面口面场 1454.4.5 辐射远场 1484.5 程序计算实例 151实例4.1 计算赋形卡塞格伦天线形状 151实例4.2 馈源辐射方向图轴对称时辐射远场计算 154实例4.3 赋形卡塞格伦天线形状计算及坐标拟合 158实例4.4 馈源辐射方向图非轴对称时辐射远场计算 1604.6 程序清单 1634.6.1 计算赋形卡塞格伦天线形状程序清单HCC.FOR 1634.6.2 馈源辐射方向图轴对称时辐射场计算程序清单HCD.FOR 1684.6.3 计算赋形卡塞格伦天线形状及拟合程序清单HCE.FOR 1854.6.4 馈源辐射方向图非轴对称时辐射场计算程序清单HCF.FOR 192第5章 赋形环焦反射面天线 2085.1 反射面形状设计 2085.1.1 主面和副面母线的方程 2085.1.2 反射面参数的选取 2125.1.3 四阶龙格-库塔法求解微分方程组 2145.2 辐射远场 2145.3 程序计算实例 215实例5.1 计算赋形环焦天线形状及拟合处理 215实例5.2 馈源辐射方向图非轴对称时线极化辐射远场的计算 218实例5.3 馈源辐射方向图非轴对称时圆极化辐射远场的计算 2215.4 计算环焦天线形状及拟合程序清单HRA.FOR 222第6章 双偏置对称转换格雷高利天线 2306.1 基本几何结构参数 2306.2 主副面表达式 2336.2.1 副面法向单位矢量 2336.2.2 副面反射线单位矢量 2346.2.3 副面坐标 2366.2.4 主面坐标 2376.2.5 主面口面上反射线轨迹与馈源球坐标系下参量的关系 2386.3 主面口面场 2466.3.1 主面的面积元 2466.3.2 主面口面场 2486.4 辐射远场 2516.4.1 线极化辐射远场 2516.4.2 圆极化辐射远场 2526.5 程序计算实例 254实例6.1 馈源辐射电场为线极化时的计算 254实例6.2 馈源辐射电场为圆极化时的计算 2576.6 反射面形状和辐射场计算程序清单OFFA.FOR 259第7章 双偏置对称转换卡塞格伦天线 2767.1 基本几何结构参数 2767.2 主副面表达式 2797.2.1 副面法向单位矢量 2797.2.2 副面反射线单位矢量 2807.2.3 副面坐标 2817.2.4 主面坐标 2827.2.5 主面口面上反射线轨迹与馈源球坐标系下参量的关系 2837.3 主面口面场 2917.4 辐射远场 2947.5 程序计算实例 295实例7.1 馈源辐射电场为线极化时的计算 295实例7.2 馈源辐射电场为圆极化时的计算 2997.6 反射面形状和辐射远场计算程序清单OFFB.FOR 300第8章 赋形双偏置反射面天线 3128.1 求解反射面形状 3128.1.1 能量守恒定律 3128.1.2 斯奈尔定律 3138.1.3 求解反射面坐标的步骤 3168.2 主面口面场 3178.3 辐射远场 3218.4 程序计算实例 322实例8.1 计算赋形双偏置格雷高利天线的形状 323实例8.2 计算赋形双偏置卡塞格伦天线的形状 325实例8.3 线极化时赋形双偏置格雷高利天线辐射远场的计算 326实例8.4 圆极化时赋形双偏置格雷高利天线辐射远场的计算 328实例8.5 线极化时赋形双偏置卡塞格伦天线辐射远场的计算 329实例8.6 圆极化时赋形双偏置卡塞格伦天线辐射远场的计算 3308.5 程序清单 3318.5.1 反射面天线形状计算程序清单DOFA.FOR 3328.5.2 反射面天线辐射场计算程序清单DOFB.FOR 339第9章 格雷高利椭圆波束天线 3469.1 反射面坐标求解 3469.1.1 对称平面的几何参数 3469.1.2 主面特性 3489.1.3 副反射面的几何特性 3489.1.4 主面坐标和副面坐标的关系 3509.1.5 求解主副面坐标的具体过程 3529.1.6 验证主副面形状设计结果 3559.2 主面口面场 3569.3 辐射远场 3619.4 程序计算实例 361实例9.1 求解不同坐标系下的方位角的对应关系 362实例9.2 求解偏焦函数中的系数的值 363实例9.3 利用偏焦函数计算反射面形状 364实例9.4 线极化时天线俯仰面远场方向图的计算 367实例9.5 线极化时天线方位面远场方向图的计算 369实例9.6 右旋圆极化时天线俯仰面远场方向图的计算 370实例9.7 左旋圆极化时天线方位面远场方向图的计算 3729.5 程序清单 3739.5.1 求解不同坐标系下的方位角的对应关系程序清单HERA.FOR 3739.5.2 偏焦函数中的系数求解程序清单HERB.FOR 3769.5.3 反射面形状计算程序清单HERC.FOR 3839.5.4 反射面天线辐射远场计算程序清单HERD.FOR 390第10章 对称双反射面椭圆波束天线 39910.1 求解变焦距环焦椭圆波束天线形状 39910.1.1 长轴平面内的副面几何参数 40010.1.2 短轴平面内的副面几何参数 40210.1.3 其他平面内的副面几何参数 40310.1.4 副面上点的法向单位矢量 40610.1.5 求解主面坐标 41010.2 求解变照射角赋形卡塞格伦椭圆波束天线形状 41110.2.1 求解长轴和短轴平面内的主副面形状 41210.2.2 求解其他平面内的副面形状 41310.2.3 求解其他平面内的主面形状 41410.3 主面口面场 41710.4 辐射远场 42110.5 程序计算实例 42210.5.1 变焦距环焦椭圆波束天线计算实例 42210.5.2 变照射角赋形卡塞格伦椭圆波束天线计算实例 43410.6 程序清单 44610.6.1 环焦椭圆波束天线形状计算程序清单HEEA.FOR 44610.6.2 环焦椭圆波束天线辐射场计算程序清单HEEB.FOR 45610.6.3 卡塞格伦椭圆波束天线形状计算程序清单HFFA.FOR 46310.6.4 卡塞格伦椭圆波束天线辐射远场计算程序清单HFFB.FOR 486第11章 三反射体赋形球面天线 49011.1 三反射体赋形球面天线特性 49011.2 求解主副面形状 49111.2.1 求解对称平面内的曲线 49111.2.2 在反射面坐标系下计算主副面形状 49611.2.3 在馈源坐标系下计算主副面形状 49811.2.4 验证主副面形状设计结果 50011.3 主面口面场 50211.4 辐射远场 50911.5 程序计算实例 510实例11.1 非均匀分布时第1类天线形状计算 510实例11.2 非均匀分布时第1类天线方位面辐射远场的计算 514实例11.3 非均匀分布时第1类天线俯仰面辐射远场的计算 516实例11.4 均匀分布时第1类天线形状的计算 518实例11.5 均匀分布时第1类天线辐射远场的计算 519实例11.6 均匀分布时第2类天线形状的计算 521实例11.7 均匀分布时第2类天线辐射远场的计算 52311.6 程序清单 52411.6.1 三反射体球面天线形状计算程序清单HMMA.FOR 52411.6.2 三反射体球面天线辐射场计算程序清单HMMB.FOR 539第12章 瞬时多波束抛物面天线 54712.1 瞬时多波束抛物面天线概述 54712.1.1 瞬时抛物面天线特性 54712.1.2 多个偏焦馈源形成多波束的机理 54812.2 瞬时多波束抛物面天线辐射场 54912.2.1 主动球面与瞬时抛物面的关系 54912.2.2 基于矢位法的剩余球面辐射远场分析 55112.2.3 点源照射下的剩余球面辐射远场 55212.2.4 剩余球面的面积元和法向单位矢量 55312.2.5 剩余球面的辐射远场 55612.3 程序计算实例 560实例12.1 馈源非偏焦时瞬时抛物面天线辐射远场的计算 561实例12.2 馈源非偏焦时剩余球面和混合反射面的辐射远场的计算 563实例12.3 馈源偏焦时瞬时抛物面天线辐射远场的计算 565实例12.4 馈源偏焦时剩余球面和混合反射面的辐射远场的计算 56612.4 程序清单 56712.4.1