本文關(guān)鍵詞：基于NURBS建模的反射面天線賦形與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：反射面天線在雷達(dá)、導(dǎo)航、射電天文、衛(wèi)星通信及氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,為了獲得高增益或使天線波束滿足一些特殊的要求,需要對反射面天線進(jìn)行一些賦形設(shè)計(jì)。本文利用非均勻有理B樣條(NURBS)建模技術(shù)對反射面天線進(jìn)行賦形和優(yōu)化設(shè)計(jì),主要內(nèi)容和成果可以概括如下：首先介紹了NURBS曲線和NURBS曲面的基本概念和性質(zhì),并對NURBS曲線和NURBS曲面的形變控制做了分析。然后介紹了用于優(yōu)化設(shè)計(jì)的蝙蝠算法,蝙蝠算法在NUBRS曲面擬合和反射面天線的賦形與優(yōu)化過程中都有很大作用。通過改變控制點(diǎn)坐標(biāo)的方法,使用NURBS曲面對反射面天線進(jìn)行了擬合。然后,介紹了反射面天線的兩種分析計(jì)算方法：物理光學(xué)法(PO),多層快速多極子算法(MLFMA)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)反射面天線的過程中,為了加速物理光學(xué)法的計(jì)算速度,本文又引入了圖形處理器(GPU)協(xié)助運(yùn)算,顯著提高了計(jì)算速度。反射面天線通過蝙蝠算法優(yōu)化天線方向圖,使其覆蓋特定的區(qū)域。再次,通過切割主反射面的方法得到一個(gè)橢圓口徑的環(huán)焦天線。使用NURBS曲面分別擬合環(huán)焦天線的兩個(gè)反射面,利用空間映射算法對環(huán)焦天線的主副反射面進(jìn)行賦形,分別優(yōu)化天線的主增益、第一旁瓣和方位遠(yuǎn)旁瓣,使天線滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后,對傳統(tǒng)雙偏置卡塞格倫天線進(jìn)行改進(jìn),將副反射面改為平面,使多波束饋源指向角差距減小。再通過優(yōu)化各波束的路徑誤差,減小邊緣波束與中心波束的增益差距,使多波束對5度范圍內(nèi)的區(qū)域無縫覆蓋。
【關(guān)鍵詞】：賦形反射面天線 NURBS曲面 蝙蝠算法 波束賦形
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN823.27
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-11
• 1.1 本文研究背景和意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 基于NURBS曲面的電磁計(jì)算8
• 1.2.2 賦形反射面天線8-10
• 1.3 本文的主要內(nèi)容及文章結(jié)構(gòu)10-11
• 2 NURBS建模及形變控制11-21
• 2.1 NURBS曲線12-17
• 2.1.1 B樣條基函數(shù)12-13
• 2.1.2 NURBS曲線13-16
• 2.1.3 NURBS曲線的形變控制16-17
• 2.2 NURBS曲面17-20
• 2.2.1 NURBS曲面17-18
• 2.2.2 NURBS曲面的形變控制18-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 3 正饋單反射面天線計(jì)算方法與波束賦形21-40
• 3.1 反射面天線方向圖計(jì)算方法21-26
• 3.1.1 物理光學(xué)法21-23
• 3.1.2 多層快速多極子方法23-25
• 3.1.3 正饋單反射面天線方向圖PO與MLFMA對比25-26
• 3.2 NURBS曲面通過蝙蝠算法擬合反射面26-31
• 3.2.1 蝙蝠算法的描述及基本流程26-29
• 3.2.2 NURBS曲面拋物面天線29-31
• 3.3 GPU加速物理光學(xué)法31-37
• 3.3.1 單GPU加速物理光學(xué)法32-34
• 3.3.2 雙GPU加速方法34-36
• 3.3.3 算例分析36-37
• 3.4 方形區(qū)域方向圖的賦形設(shè)計(jì)37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 橢圓口徑環(huán)焦天線性能優(yōu)化40-61
• 4.1 初始環(huán)焦天線的設(shè)計(jì)40-49
• 4.1.1 初始圓口徑環(huán)焦天線41-43
• 4.1.2 切割橢圓口徑天線43-44
• 4.1.3 橢圓口徑的反射面表示方法44-46
• 4.1.4 切割后環(huán)焦天線方向圖46-49
• 4.2 優(yōu)化橢圓口徑環(huán)焦天線的主增益49-51
• 4.3 優(yōu)化主增益和第一旁瓣51-53
• 4.4 利用空間映射算法優(yōu)化橢圓口徑環(huán)焦天線方位遠(yuǎn)旁瓣53-60
• 4.4.1 空間映射算法基本概念54-55
• 4.4.2 優(yōu)化橢圓口徑環(huán)焦天線方位遠(yuǎn)旁瓣55-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 多波束雙偏置卡氏天線的設(shè)計(jì)與優(yōu)化61-84
• 5.1 傳統(tǒng)雙偏置卡塞格倫天線62-63
• 5.2 射線尋跡方法63-71
• 5.2.1 射線尋跡方法確定饋源位置63-65
• 5.2.2 副反射面大小的確定65-68
• 5.2.3 射線尋跡后的卡塞格倫天線性能68-70
• 5.2.4 傳統(tǒng)卡塞格論天線饋源指向角度的問題70-71
• 5.3 副反射面改為平面的卡氏天線71-83
• 5.3.1 改變副反射面后饋源指向71-74
• 5.3.2 適應(yīng)值函數(shù)的選取74-75
• 5.3.3 反射面天線的NURBS表示75-76
• 5.3.4 一維方向優(yōu)化76-78
• 5.3.5 二維方向優(yōu)化78-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 后續(xù)工作和研究展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90

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