口面场分布函数是反射面天线赋形的主要参数之一,对反射面天线辐射性能起着决定性作用。针对采用分析方法确定口面场分布函数的缺陷,提出了一种优化口面场分布函数的方法。通过分析口面场分布函数与天线辐射场之间的关系,构造了基于遗传算法优化口面场分布函数的数学模型,并分别给出以天线效率和灵敏度为优化目标的2个优化实例。计算结果显示,在优化天线效率的实例中,在满足第一旁瓣电平低于-20 d B的要求下,天线效率高于88%;在优化天线灵敏度的实例中,天线G/T值提高了0.2 d B/K以上的,所提方法达到了预期效果。
针对平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)天线对高灵敏度的需求,利用基于旋转体时域有限差分法(BOR-FDTD)和自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)的波纹喇叭优化设计技术,提出了以灵敏度为目标的大张角波纹喇叭优化设计方法。分别以天线口径效率和灵敏度为优化目标对工作于4.6~8.51 GHz的大张角波纹喇叭进行优化设计。计算结果表明,以灵敏度为优化目标所设计的波纹喇叭综合性能更优,其交叉极化和反射损耗均优于-20 d B,用于SKA天线的口径效率在85.1%以上,灵敏度优于7.68 m^2/K。
介绍了旋转体时域有限差分法(BOR-FDTD),导出了电磁场迭代计算公式。给出了自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)的基本原理和步骤。提出了一种基于BOR-FDTD和CMA-ES的波纹喇叭优化设计技术,并将该项技术用于平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)望远镜天线Band 4(2.8~5.18 GHz)波纹喇叭馈源的优化设计。计算结果表明,该馈源在工作频带内反射损耗基本在-20 d B以下,天线口径效率均优于86.5%,且口径效率随频率的变化较小。
