西安電子科技大學(xué)張樹(shù)新教授：反射面天線機(jī)電解耦理論與設(shè)計(jì)方法

反射面天線廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、射電天文等領(lǐng)域，既是一種高精度的機(jī)械結(jié)構(gòu)，又是一種典型的電子裝備。隨著反射面天線技術(shù)的不斷發(fā)展，其設(shè)計(jì)理論依次經(jīng)歷了機(jī)電分離、保形設(shè)計(jì)、機(jī)電集成與機(jī)電耦合等不同階段。電子裝備機(jī)電耦合理論有效揭示了反射面天線機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響機(jī)理，形成了基于機(jī)電耦合模型與影響機(jī)理的機(jī)電耦合設(shè)計(jì)理論與方法。隨著反射面天線性能的不斷提升，機(jī)電耦合模型表達(dá)復(fù)雜、運(yùn)算量大的問(wèn)題成為限制機(jī)電耦合理論在反射面天線上進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵。

幾種典型結(jié)構(gòu)形式的反射面天線

《反射面天線機(jī)電解耦理論與設(shè)計(jì)方法》系統(tǒng)介紹了作者近年來(lái)對(duì)反射面天線機(jī)電耦合問(wèn)題高效求解的理論探索，從解耦的角度破解耦合求解難題，提出了機(jī)電解耦模型、靈敏度分析及相關(guān)設(shè)計(jì)方法，形成了反射面天線機(jī)電解耦理論，推動(dòng)了反射面天線設(shè)計(jì)理論的進(jìn)一步發(fā)展。本書(shū)突破了機(jī)電耦合模型表達(dá)復(fù)雜、運(yùn)算量大的關(guān)鍵理論難題，將復(fù)雜的輻射積分運(yùn)算簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的矩陣相乘運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與電磁的解耦分離，在保證計(jì)算精度的前提下，顯著提高了機(jī)電耦合分析與優(yōu)化的計(jì)算效率。

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反射面天線機(jī)電解耦理論與設(shè)計(jì)方法購(gòu)買(mǎi)

張樹(shù)新 著

北京: 科學(xué)出版社, 2026. 3

ISBN 978-7-03-084550-4

反射面天線機(jī)電解耦理論以機(jī)電解耦模型為核心基礎(chǔ)，從結(jié)構(gòu)有限元模型出發(fā)，充分考慮天線結(jié)構(gòu)有限元模型中的單元、節(jié)點(diǎn)、形函數(shù)特點(diǎn)，利用近似技術(shù)對(duì)原有復(fù)雜積分形式的機(jī)電耦合模型進(jìn)行解耦。

本書(shū)提出的反射面天線機(jī)電解耦模型為：

式中，E為由多個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)電場(chǎng)矢量組成的矩陣；E0為其理想狀態(tài)下的電場(chǎng)；Δz為反射面上所有單元節(jié)點(diǎn)的位移列向量；β為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量列向量；H?、H?分別為多個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)電場(chǎng)相對(duì)節(jié)點(diǎn)位移的一階、二階系數(shù)矩陣。

當(dāng)反射面天線電磁與結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，H?、H?均是通過(guò)將結(jié)構(gòu)有限元信息引入到電磁運(yùn)算中推導(dǎo)獲得的電磁定常矩陣，與結(jié)構(gòu)變形Δz、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量β無(wú)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與電磁的解耦分離，將原有輻射積分運(yùn)算轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的矩陣相乘運(yùn)算。與物理光學(xué)法相比，考慮到模型的解耦表達(dá)，機(jī)電解耦模型可以在保證計(jì)算精度的情況下顯著提高計(jì)算效率。當(dāng)天線結(jié)構(gòu)表面均方根值誤差低于λ/30量級(jí)時(shí)，在天線方向圖主瓣及其近副瓣區(qū)域，機(jī)電解耦模型可以提供與物理光學(xué)法相匹配的計(jì)算結(jié)果，其中平均主軸方向系數(shù)誤差小于0.1dB，計(jì)算效率提高95%以上。

本書(shū)可作為高等院校電子機(jī)械工程、天線與微波技術(shù)、結(jié)構(gòu)與多學(xué)科優(yōu)化等專(zhuān)業(yè)教師、高年級(jí)本科生和研究生的參考書(shū)，也可供從事反射面天線工作的技術(shù)人員參考。

本文摘編自《反射面天線機(jī)電解耦理論與設(shè)計(jì)方法》（張樹(shù)新著. 北京: 科學(xué)出版社, 2026. 3）一書(shū)“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-084550-4

責(zé)任編輯：劉寶莉 喬麗維

本書(shū)針對(duì)反射面天線機(jī)電耦合模型表達(dá)復(fù)雜、運(yùn)算量大的問(wèn)題，進(jìn)行了機(jī)電解耦理論與設(shè)計(jì)方法的研究，是對(duì)作者近年來(lái)關(guān)于反射面天線機(jī)電解耦研究工作的系統(tǒng)總結(jié)。全書(shū)共10 章，包括反射面天線機(jī)電耦合模型現(xiàn)狀與機(jī)電解耦理論概述、反射面天線機(jī)電解耦模型、反射面天線電性能靈敏度分析、星載網(wǎng)狀反射面天線機(jī)電解耦模型、基于機(jī)電解耦模型的機(jī)電集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、面向賦形波束的星載網(wǎng)狀反射面天線機(jī)電集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、傘形反射面天線機(jī)電解耦模型、網(wǎng)狀反射面天線結(jié)構(gòu)隨機(jī)誤差的機(jī)電集成分析方法、陣列饋源反射面天線隨機(jī)誤差的機(jī)電集成分析方法、基于機(jī)電解耦模型的反射面天線作動(dòng)器布局優(yōu)化方法等內(nèi)容。

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（本文編輯：劉四旦）

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