● 摘要
本文研究了宽带平面天线及其阵列在反射面天线系统中的应用。首先介绍了槽线天线和致密焦面阵在天文望远镜中的发展。然后论述了相控反射面天线的原理，详细分析了抛物反射面天线的计算方法，核心是采用物理光学法计算反射面天线的散射场。提出了一种共形网格剖分法，采用几种不同的网格剖分和面电流积分法计算单反射面天线的远场方向图，计算结果表面该方法与传统的等角网格剖分和等间隔网格剖分相比，具有运算精度高，剖分网格少的优点。然后设计了一种满足天文望远镜要求的槽线天线，带宽为2～5GHz，其结构为带状线馈电的双面Vivaldi天线，并对影响天线性能的各参数作了比较分析，给出了优化后的结果。采用渐变槽线天线作为望远镜的馈源，既发挥了槽线天线的宽带性能，又发挥了槽线天线剖面薄、体积小、重量轻、易于加工的优点。最后，以天文望远镜WSRT为例，计算了该反射面天线作接收用时，平面波以不同角度入射时，反射面的焦区场分布。以此为依据，设计了WSRT的致密焦面阵。采用共轭匹配法确定焦面阵各阵元的加权，并计算了馈源阵列加权后WSRT的远场方向图，与单个馈源的远场方向图作比较分析，证明了致密焦面阵在扩大望远镜视场和校正远场方向图等方面的优越性。