一种提升现有天线工作带宽的实现方法与流程

本发明针对拓宽现有反射面天线工作频段的需求，涉及天线领域中一种提升现有天线工作带宽的实现方法。

背景技术：

1、在天文学研究中，宇宙中的天体所发出的射电信号包含着丰富的信息，这些信号的频率范围广泛且复杂。伴随着射电天文的迅猛发展，对于更精细、更全面的天体观测需求不断增加。拓宽射电望远镜天线的带宽，可使天线具备捕获多频段射电信号的能力，使我们能够更完整的了解天体的物理过程、结构和演化。

2、不同应用的射电望远镜天线工作频段不同。针对脉冲星探测及银河系中性氢观测等任务，天线主要覆盖uhf、l及s频段；面向黑洞、类星体及射电星系的高分辨率成像需求，则主要集中于c、x及ku频段；而服务于月球与火星探测器的深空测控任务，其核心工作频段在s、x及ka频段。鉴于国内射电望远镜天线数量持续增长，天线资源已呈现区域性饱和态势，因此，拓展工作频段，挖掘设备潜能，已成为提升我国射电望远镜天线系统整体效能的关键路径。

3、在严格保障现有射电望远镜天线性能指标不受扰动的前提下，通过拓展工作频段来挖掘设备潜能，已成为提升我国射电望远镜天线系统整体效能的关键路径。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明在不影响现有天线性能的情况下，拓宽天线的工作频段，利用翻转装置实现新增频段馈源与原馈源的工作切换，新增馈源采用阵列作为馈源，通过对每个单元进行不同的幅相加权，弥补馈源纵向偏焦带来的损失，实现新增馈源的高效率照射。

2、本发明采用的技术方案具体如下：

3、一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其中，天线包括反射面和原有馈源网络，包括以下步骤：

4、步骤1：基于所述原有馈源网络的结构尺寸，确定翻转机构的安装位置与轮廓，所述翻转机构用于在新增馈源与所述原有馈源网络之间进行工作切换；

5、步骤2：根据待新增的工作频段及翻转机构的安装位置，结合所述反射面的电磁模型，确定新增馈源的辐射口径及其物理尺寸；

6、步骤3：根据新增馈源的物理尺寸和工作频段，选取小型相控阵作为新增馈源；

7、步骤4：以反射面天线的电性能为目标，采用优化算法对小型相控阵中各阵元的幅相加权系数进行优化，使得优化后所述天线在新增工作频段下的电性能达到最优；

8、步骤5：根据优化得到的幅相加权系数，设计对应的模拟链路，以在新增工作频段下实现幅相加权。

9、进一步的，步骤1中所述翻转机构的安装位置具体为：当翻转机构带动新增馈源切入工作位时，所述新增馈源相对于反射面焦点具有纵向偏焦，且翻转机构及新增馈源不遮挡所述原有馈源网络的光路。

10、进一步的，步骤2中确定新增馈源的辐射口径及物理尺寸的具体如下：基于反射面的电磁模型，仿真计算反射面在纵向偏焦后的焦面场分布，并根据焦面场分布确定新增馈源的辐射口径及物理尺寸。

11、进一步的，步骤3中小型相控阵为vivaldi阵列、交叉偶极子阵列、棋盘阵列或波导阵列。

12、进一步的，步骤4中所述反射面天线的电性能包括天线效率、噪声温度和灵敏度中的至少一种；所述优化算法为遗传算法、全局优化算法或局部优化算法。

13、进一步的，步骤5中所述模拟链路中各器件的型号根据其对幅相加权系数的逼近程度确定，以最大程度还原幅相加权系数。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、1、本发明打破了拓宽天线工作频段需更换新的多频馈源网络的思维，通过翻转机构实现新频段的阵列馈源与原有馈源网络的切换，从而拓宽的天线的工作频段；

16、2、新频段馈源采用阵列馈源可弥补新馈源纵向偏焦导致的能量损失，提高新频段的天线性能。

1.一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其中，天线包括反射面和原有馈源网络，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其特征在于，步骤1中所述翻转机构的安装位置具体为：当翻转机构带动新增馈源切入工作位时，所述新增馈源相对于反射面焦点具有纵向偏焦，且翻转机构及新增馈源不遮挡所述原有馈源网络的光路。

3.根据权利要求1所述的一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其特征在于，步骤2中确定新增馈源的辐射口径及物理尺寸的具体如下：基于反射面的电磁模型，仿真计算反射面在纵向偏焦后的焦面场分布，并根据焦面场分布确定新增馈源的辐射口径及物理尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其特征在于，步骤3中小型相控阵为vivaldi阵列、交叉偶极子阵列、棋盘阵列或波导阵列。

5.根据权利要求1所述的一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其特征在于，步骤4中所述反射面天线的电性能包括天线效率、噪声温度和灵敏度中的至少一种；所述优化算法为遗传算法、全局优化算法或局部优化算法。

6.根据权利要求1所述的一种提升现有天线工作带宽的实现方法，其特征在于，步骤5中所述模拟链路中各器件的型号根据其对幅相加权系数的逼近程度确定，以最大程度还原幅相加权系数。