对称抛物线反射器的图案分析

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该示例研究了进料位置和反射器表面几何形状对半波长偶极馈送对称抛物面反射器的远场辐射图案的影响。

对称抛物型反射器也通常称为“菜”是一种简单且广泛使用的高增益天线。这些天线通常用于平民和军事应用中的卫星通信。由于天线的电尺寸，也可以通过天线的电尺寸来实现这些天线的高增益。对称抛物型反射器具有圆形孔，并且其电尺寸通常以直径报告。根据应用，反射器的直径可能为10-30 $\ lambda$ （VSAT终端），或向上100 $\ lambda$ （射频天文学）。

反射器参数

对于这个例子，我们将考虑卫星使用的公共C波段下行链路频率，例如服务于美洲区域的Intelsat-30 [1]。此外，我们将瞄准一个非常小的孔径终端（VSAT）应用，因此将反射器的直径限制为1.2米。在上端，反射器的电尺寸将是大约15 \ lambda。最后，选择F / D比选择为0.3。

c_band = [3.4e9 3.7e9];vp = physconst（'LightSpeed'）;c_band_lambda = vp./c_band;d = 1.2;d_over_lambda_c = d./c_band_lambda;f_by_d = 0.3;

设计反射器

以所选频率为3.5 GHz的频率设计反射器，并根据需要调整参数。将抛物线反射器重新定向，使触觉与x轴对齐。

f = 3.5e9;lambda = vp / f;p =设计（反射光电，f）;p.radius = D / 2;p.focallength = f_by_d * d;p.tilt = 90;p.tiltaxis = [0 1 0];图显示（p）视图（45,25）

获取内存要求的估计

由于抛物线反射器是电大结构，因此估计在设计频率下解决给定结构所需的RAM的量是良好的。使用Memorientimate函数执行此操作。

m = memory estimate（p，f）

m ='740 MB'

3D模式

计算包括阻尼的前半个平面的3D远场方向性模式。此外，我们还rescale使用图案平面来增强模式中的功能。

AZ = -90：1：90;el = -90：1：90;图案模式（p，f，az，el）

创建图案平面对象并重新调整绘图的幅度。

Patopt = patternplotoptions;Patopt.magnitudescale = [-10 35];图案模式（p，f，az，el，'patternoptions'，挂图）

计算光圈效率

抛物面反射器的最大增益是在孔径的均匀照明（幅度，相位）下实现的。一种进料模式，其补偿来自轴的角度脱落的球形扩展损失，同时在边缘处变为零，以避免溢出相关的损失将实现这种理想的统一效率[2]。实际上我们有不同类型的天线，用作偶极子，波导，角等的饲料使用模式分析，我们可以在数值上估计光圈效率。该计算产生偶极馈送的孔径效率约为50％。

dmax =模式（p，f，0,0）;ETA_AP =（10 ^（dmax / 10）/（pi ^ 2））*（lambda / d）^ 2

eta_ap = 0.4969

饲料轴向位移的影响

在某些应用中，可能需要将馈送远离反射器的焦点。正如预期的那样，这种配置将引入相差，这将转化为模式劣化。研究饲料轴向位移的效果，均朝向和远离焦点对触痛的峰值增益，即（AZ，EL）=（0.0）度。为此，改变抛物线反射器上的FeedOffset属性的X坐标。

feed_offset = -lambda：0.1 * lambda：lambda;dmax_offset = zeros（size（feed_offset））;为了i = 1：numel（feed_offset）p.feedoffset = [feed_offset（i），0,0];dmax_offset（i）=模式（p，f，0,0）;结尾图绘图（feed_offset./lambda ,dmax_offset，'O-'那'行宽'，2）xlabel（'轴向馈送位移（x / \ lambda）'）ylabel（'Boryight的方向性（DBI）'） 网格在标题（'轴向饲料位移引起的钻探直率变化'）

侧移饲料的影响

饲料方式从轴移位，横向导致光束扫描。对于对称抛物线反射器，这种效果受到限制。与前一部分类似，我们继续看钻孔瞄准变化，因为饲料沿y轴移位。

dmax_offset = zeros（size（feed_offset））;为了i = 1：numel（feed_offset）p.feedoffset = [0，feed_offset（i），0];dmax_offset（i）=模式（p，f，0,0）;结尾图绘图（feed_offset./lambda ,dmax_offset，'O-'那'行宽'，2）xlabel（'横向馈送位移（Y / \ lambda）'）ylabel（'Boryight的方向性（DBI）'） 网格在标题（'侧向馈送位移引起的钻探方向性变化'）

随机表面误差对反射器表面的影响

理想情况下，抛物面反射器的表面将完全光滑，没有任何表面缺陷。制造方法和机械应力导致表面偏离完美抛物面。每个坐标使用RMS表面误差项，并分析由于表面误差引起的增益劣化[3]。

epsilon_rms = lambda / 25;chi =（4 * f_by_d）* sqrt（log（1 + 1 /（4 * f_by_d）^ 2））;gmax_est = 10 * log10（eta_ap *（pi * d / lambda）^ 2 * exp（-1 *（4 * pi * chi * epsilon_rms / lambda）^ 2））

gmax_est = 29.0012.

接下来，我们用表面误差构建反射器的几何模型。为此，我们单独隔离反射器的网格，并用零均值高斯随机过程扰乱表面上的点。该过程的标准偏差被分配为RMS表面误差。在扰乱点后，我们计算RMS表面误差以确认进程偏差确实接近我们所设置的内容。

p.feedOffset = [0,0,0];[pt，t] = exportmesh（p）;iDrad =查找（Pt（：，1）> = p.focallength）;idref = find（pt（：，1）为了i = 1：尺寸（t，1）如果任何（t（i，1）== iDRAD）||任何（t（i，2）== iDrad）||任何（t（i，3）== iDrad）removetri = [removetri，i];结尾结尾tref = t;tref（removetri，:) = [];图Em.Internal.PlotMesh（PT，TREF（：，1：3））

为扰动表面网创建高斯噪声

n = epsilon_rms * randn（numel（iDref），3）;ptnoisy = pt（idref，:) + n;rms_model_error = sqrt（平均值（pt（idref，:)  -  ptnoisy）。^ 2,1））

RMS_MODEL_ERROR = 0.0034 0.0034 0.0034

从反射器表面中创建STL文件，并使其成为安装的天线分析的平台，如图所示。激励元件与以前相同。使用抛物线反射器上的进给位置属性分配元素的位置。

TR =三角测量（TREF（：，1：3），PTNOISY）;stlwrite（tr，'noisyref.stl'pn = installantenna;PL =平台;Excier = P.exciter;Excier.Tilt = 0;Excier.TilTaxis = [0 1 0];pl.filename =.'noisyref.stl';pl.units =.'M';pn.platform = pl;pn.element =激励器;pn.ElementPosition = [P.FeedLocation（1），0,0];图显示（PN）

有误差的反射器表面的远场3d图案

表面误差对反射器对反射器的影响导致3dB的触觉增益减少。在KA，KU和高频段考虑这种效果尤为重要

patnopt = patternplotoptions;Patnopt.magnitudescale = [-10 35];图案模式（pn，f，az，el，'patternoptions'，patnopt）

参考

[1]https://www.intsat.com/fleetmaps/?s=g-13

[2] W.L.Stutzman，G.A.Thiele，天线理论和设计，p。307，Wiley，第3版，2013年。

[3] J.Ruze，“天线公差理论 - 审查，”Proc。IEEE，VOL。54,4。PP.633-640，1966年4月。

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