專利名稱：：一種衍射高斯波束分析算法的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及毫米波與亞毫米波準(zhǔn)光技術(shù)，特別涉及一種衍射高斯波束分析算法的改進(jìn)方法。目前，毫米波與亞毫米波準(zhǔn)光技術(shù)廣泛地應(yīng)用于地球探測(cè)、大氣探測(cè)、海事衛(wèi)星以及射電天文領(lǐng)域。在各領(lǐng)域毫米波與亞毫米波準(zhǔn)光技術(shù)的探測(cè)系統(tǒng)中運(yùn)用了大量的輻射系統(tǒng)，這些輻射系統(tǒng)通常由多個(gè)準(zhǔn)光器件組成，通常可以稱為準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)分析中，要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行模擬與分析，就必須對(duì)經(jīng)過(guò)各個(gè)準(zhǔn)光器件后的場(chǎng)分布進(jìn)行分析與跟蹤。由于饋源處在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析的始端，其功能是將導(dǎo)行電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換成輻射信號(hào)，因此對(duì)饋源的場(chǎng)分布進(jìn)行分析顯得尤為重要，目前國(guó)內(nèi)外都對(duì)饋源的場(chǎng)分布進(jìn)行了大量的研究?，F(xiàn)在的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中常用的饋源器件有圓波導(dǎo)喇叭饋源、矩形喇叭饋源、波紋喇叭饋源以及其它形式的饋源。在現(xiàn)在準(zhǔn)光技術(shù)的分析方法中，對(duì)這些喇叭饋源的場(chǎng)分布采用高斯波束的近似方法表達(dá)。這種方法主要是對(duì)喇叭饋源的口徑場(chǎng)用高斯函數(shù)近似表示為解析式，并進(jìn)行相位匹配，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。以矩形喇叭饋源為例，其場(chǎng)分布可以表示為矩形喇叭饋源的場(chǎng)分布用高斯波束表示時(shí)，能量耦合度最高只能達(dá)到0.88，即只有88%的能量近似度，而且高斯波束的場(chǎng)只有在近軸近似的情況下才有較好的近似度，這使得系統(tǒng)的實(shí)際效果與分析結(jié)果并不吻合。并且，采用高斯波束的近似方法只對(duì)于一些簡(jiǎn)單的饋源口徑場(chǎng)可以達(dá)到可接受的近似程度。對(duì)于很多形式的饋源的場(chǎng)分布，如貼片天線的場(chǎng)分布，并不能簡(jiǎn)單地用高斯波束近似表示其解析式。一些饋源的場(chǎng)分布甚至不能用簡(jiǎn)單地解析式來(lái)表示。因此，當(dāng)采用這些形式的饋源時(shí)，用現(xiàn)有的準(zhǔn)光系統(tǒng)場(chǎng)分布分才斤方法無(wú)法進(jìn)4于分才斤。另外，在準(zhǔn)光系統(tǒng)中，存在著多個(gè)反射面，前一反射面可以構(gòu)成后一反射面的饋源。但在多反射鏡準(zhǔn)光系統(tǒng)中，兩反射面之間通常會(huì)存在一些信號(hào)調(diào)節(jié)器件，如頻率選擇器件、起偏器件等，所以后續(xù)反射鏡的饋源場(chǎng)分布不能簡(jiǎn)單地由前一反射鏡的場(chǎng)構(gòu)成。現(xiàn)在的準(zhǔn)光系統(tǒng)分析方法的處理方式中，對(duì)于信號(hào)調(diào)節(jié)器件處理后的場(chǎng)分布無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的分析。由于對(duì)場(chǎng)分布的分析采用解析式近似的方法，所以目前的準(zhǔn)光系統(tǒng)的分析方法只能應(yīng)用于系統(tǒng)的預(yù)先設(shè)計(jì)，而在另一方面，實(shí)際過(guò)程中經(jīng)常需要對(duì)系統(tǒng)中場(chǎng)分布的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有相應(yīng)的解決辦法。在現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析方法中，對(duì)于饋源的場(chǎng)分布均采用上述以高斯波束近似表示成解析式的方法。以常見(jiàn)的衍射高斯波束分析(DiffractedGaussianBeamAnalysis,DGBA)算法為例。將現(xiàn)有DGBA算法中的饋源稱為傳統(tǒng)饋源，其采用的饋源模型包括傳統(tǒng)饋源、反射鏡面和輸出平面，傳統(tǒng)饋源產(chǎn)生輻射信號(hào)，信號(hào)經(jīng)反射鏡面反射后的結(jié)果落在輸出平面上。現(xiàn)有DGBA算法的主要過(guò)程如下步驟一利用高斯近似的方法將傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布表示為解析式，利用窗口傅里葉變換對(duì)傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布進(jìn)行分解，得到一系列單個(gè)的高斯波束。步驟二按照高斯波束傳播的規(guī)律，將步驟一得到的一系列單個(gè)的高斯波束投射到反射鏡面上，區(qū)分衍射波束和反射波束并分別加以標(biāo)記。步驟三對(duì)衍射波束，采用衍射理論對(duì)其進(jìn)行分析，通過(guò)高斯波束投射到一個(gè)基爾霍夫(Kirhhoff)半平面的正則解獲得衍射場(chǎng)分量。步驟四對(duì)反射波束，采用反射定律求得反射后波束的參數(shù)，獲得反射場(chǎng)分量。步驟五將反射場(chǎng)分量和衍射場(chǎng)分量在輸出平面上重新疊加成新的場(chǎng)分布。由此可見(jiàn)，在DGBA算法的分析過(guò)程中，后續(xù)步驟均需要以步驟一中的傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布為基礎(chǔ)進(jìn)行分析計(jì)算，由此可見(jiàn)，采用上述以高斯近似將饋源場(chǎng)分布近似表示成解析式的方法，因?yàn)榻馕鍪綄?duì)于實(shí)際場(chǎng)分布的能量近似度有限，因此限制了準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確度；并且，對(duì)于無(wú)法用解析式近似表示的傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布，或者對(duì)于經(jīng)過(guò)兩反射鏡面之間存在的信號(hào)調(diào)節(jié)器件之后的場(chǎng)分布，采用上述以高斯波束將饋源場(chǎng)分布近似表示成解析式的方法無(wú)法分析，因而無(wú)法對(duì)上述兩種情況的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析。總之，現(xiàn)有的通過(guò)高斯近似將場(chǎng)分布表示成解析式的方法，無(wú)法對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的場(chǎng)分布進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中場(chǎng)分布的分析方法，采用該方法可以對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的場(chǎng)分布進(jìn)行準(zhǔn)確分析。本發(fā)明的另一目的在于提供一種衍射高斯波束分析算法的改進(jìn)方法，采用該方法可以對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的場(chǎng)分布進(jìn)行準(zhǔn)確分析。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開(kāi)了一種衍射高斯波束分析DGBA算法的改進(jìn)方法，用于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析，其特征在于，包括以下步驟A、在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)任意形狀的平面作為新型饋源，在所述任意形狀的平面上設(shè)置采樣點(diǎn)，根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值得到新型饋源離散的場(chǎng)值，對(duì)新型饋源的離散場(chǎng)進(jìn)行分解，將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束；B、將一系列單個(gè)的高斯波束按照高斯波束的傳播規(guī)律投射到反射鏡面上，根據(jù)投射點(diǎn)位置區(qū)分衍射波束和反射波束并分別加以標(biāo)記；C、對(duì)衍射波束采用衍射理論進(jìn)行分析，將衍射波束投射到一個(gè)基爾霍夫半平面，通過(guò)所獲得的正則解得到衍射場(chǎng)分量；D、對(duì)反射波束，利用反射定律來(lái)求得反射后高斯波束參數(shù)，得到反射場(chǎng)分量；E、將反射場(chǎng)分量和衍射場(chǎng)分量在輸出平面上重新疊加成新的場(chǎng)分布。所述新型饋源的平面面積大于等于包含場(chǎng)總能量的98%的平面面積；所述新型饋源與發(fā)出輻射場(chǎng)的器件之間的距離大于等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。所述每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值通過(guò)實(shí)際測(cè)量或仿真計(jì)算得到，場(chǎng)值包含幅度和相位，由相互正交的兩個(gè)方向上的場(chǎng)值合成。所述設(shè)置采樣點(diǎn)的方法為對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。所述網(wǎng)格式劃分的網(wǎng)格為正方形，正方形邊長(zhǎng)小于或等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的一半。所述反射鏡面包括拋物面反射鏡面、橢球面反射鏡面、雙曲面反射4免面、數(shù)值定義的賦形面或其它任何形狀的曲面。本發(fā)明還公開(kāi)了一種準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中場(chǎng)分布的分析方法，其特征在于，包括以下步驟在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)任意形狀的平面作為新型饋源，在所述任意形狀的平面上設(shè)置采樣點(diǎn)，根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值得到新型饋源離散的場(chǎng)值，對(duì)新型饋源的離散場(chǎng)進(jìn)行分解，將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束。所述新型饋源的平面面積大于等于包含場(chǎng)總能量的98%的平面面積；所述新型饋源與發(fā)出輻射場(chǎng)的器件之間的距離大于等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。所述每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值通過(guò)實(shí)際測(cè)量或仿真計(jì)算得到，場(chǎng)值包含幅度和相位，由相互正交的兩個(gè)方向上的場(chǎng)值合成。所述設(shè)置采樣點(diǎn)的方法為對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)；所述網(wǎng)格式劃分的網(wǎng)格為正方形，正方形邊長(zhǎng)小于或等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的一半。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)平面作為新型饋源，通過(guò)對(duì)該平面上的場(chǎng)采樣得到新型饋源離散的場(chǎng)值，在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析中以該離散場(chǎng)代替現(xiàn)有分析方法中高斯近似表示的饋源場(chǎng)解析式，對(duì)新型饋源的離散場(chǎng)進(jìn)行分解，將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束，再按照現(xiàn)有準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法的后續(xù)步驟進(jìn)行分析。因?yàn)楸景l(fā)明場(chǎng)分布分析方法中的新型饋源場(chǎng)值可以通過(guò)直接測(cè)量得到，所以能夠?qū)?zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任任何場(chǎng)分布進(jìn)行分析，拓展了準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法的應(yīng)用場(chǎng)景，并且因?yàn)闇y(cè)量得到的場(chǎng)值更加準(zhǔn)確，從而提高了準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。圖l為本發(fā)明第一實(shí)施例的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。圖2為圖1所述實(shí)施例中新型饋源的細(xì)網(wǎng)格示意圖。圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的偏置式卡塞格倫天線示意圖。圖4為本發(fā)明改進(jìn)的DGBA算法的流程圖。圖5為圖1所述實(shí)施例中反射鏡面的結(jié)構(gòu)圖。圖6為圖1所述實(shí)施例準(zhǔn)光系統(tǒng)電磁場(chǎng)的仿真結(jié)果圖。圖7為圖3所述實(shí)施例中偏置式卡塞格倫天線的結(jié)構(gòu)圖。圖8為圖3所述實(shí)施例中第一反射鏡面的結(jié)構(gòu)圖。圖9為圖3所述實(shí)施例中第二反射鏡面的結(jié)構(gòu)圖。圖IO為圖3所述實(shí)施例偏置式卡塞格倫天線電磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法可以對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何的場(chǎng)分布進(jìn)行分析，準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的發(fā)出輻射場(chǎng)的器件是傳統(tǒng)饋源和經(jīng)過(guò)兩反射鏡面之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器件，下面將針對(duì)這兩種情況，分別對(duì)傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布和經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)器件后的場(chǎng)分布進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)平面作為新型饋源，對(duì)該平面上的場(chǎng)進(jìn)行采樣得到新型饋源離散的場(chǎng)值。其中一種較好的采樣方法是對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)，通過(guò)對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值進(jìn)行測(cè)量或仿真計(jì)算得到新型饋源離散的場(chǎng)值。在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析方法中，例如在DGBA算法中，以新型饋源離散場(chǎng)代替現(xiàn)有的高斯近似表示的饋源場(chǎng)解析式進(jìn)行分析。在第一種情況中，將本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法應(yīng)用于對(duì)傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布進(jìn)行分析。如圖1所示，在反射鏡面102與傳統(tǒng)饋源IOO之間設(shè)置一個(gè)任意形狀的輸入平面作為新型饋源101，在輸出平面103獲得經(jīng)反射鏡面102反射的信號(hào)。輸入平面垂直于傳統(tǒng)饋源的中心波束與反射鏡面中心的連線，準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作頻率所對(duì)應(yīng)的自由空間的波長(zhǎng)稱為工作波長(zhǎng)A,—種較佳的設(shè)計(jì)是使新型饋源的平面與傳統(tǒng)饋源的距離大于等于A。該新型饋源可以采用任意形狀的平面，但是以正方形平面計(jì)算最為方便，因此在圖1中以該平面是正方形為例。新型饋源的離散的場(chǎng)值通過(guò)對(duì)該平面上的場(chǎng)采樣得到。其中一種較好的采樣方法是對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。圖1中新型饋源101的網(wǎng)格圖如圖2所示，將該正方形平面表示為x-y平面，并且對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)才各式劃分。用Ax與Ay分別表示X、y兩個(gè)方向上的網(wǎng)格尺寸，一種較佳的設(shè)計(jì)是令&=~。用2r表示新型饋源平面的邊長(zhǎng)，則饋源平面的面積為2"2r。為保證計(jì)算的精度與相關(guān)算法的準(zhǔn)確度，根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，將網(wǎng)格尺寸設(shè)計(jì)為不大于系統(tǒng)工作波長(zhǎng)的二分之一，即Ax,4ySA/2。對(duì)于精度要求更高的應(yīng)用，根據(jù)其精度要求進(jìn)一步減小網(wǎng)格的尺寸。為保證分析的準(zhǔn)確性，新型饋源的平面大小沒(méi)有最大限制，但有最小限制，即，其平面內(nèi)包含的場(chǎng)能量應(yīng)大于傳統(tǒng)饋源發(fā)出的場(chǎng)總能量的98%。以新型饋源的平面中每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為一個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量或仿真的方法獲得，場(chǎng)值必須同時(shí)包含幅度與相位。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于部分應(yīng)用場(chǎng)景的傳統(tǒng)饋源可以比較容易地測(cè)量出離散的場(chǎng)分布，但是很難寫(xiě)出準(zhǔn)確的場(chǎng)分布解析式，因此用實(shí)際測(cè)量結(jié)果表示的饋源場(chǎng)使得對(duì)于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析更加準(zhǔn)確。在實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量得到的離散場(chǎng)或其他方式得到的離散場(chǎng)，相當(dāng)于對(duì)一連續(xù)場(chǎng)的采樣，連續(xù)場(chǎng)可表達(dá)為./(x,力^w(x，7);+v(x,力j)式中；f,j)分別為x、y方向上的單位向量。"x,》,v(jc,:v)分別為x、y方向上的場(chǎng)分布，它們都是復(fù)變量函數(shù)。對(duì)于離散場(chǎng)的表達(dá)式可以寫(xiě)為式中/t，/為采樣階數(shù)；如前文所述，為了保證電磁計(jì)算與分析的穩(wěn)定性與精度，要求Ar，Ay《A/2。在第二種情況中，將本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法應(yīng)用于對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)兩個(gè)反射鏡之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器件后的場(chǎng)分布進(jìn)行分析。如圖3所示，以偏置式卡賽格倫天線為例。按照?qǐng)Dl所示實(shí)施例所述的方法，在傳統(tǒng)饋源300與第一反射鏡面302之間設(shè)置第一新型饋源301。并且，在本例中，偏置式卡賽格倫天線在第一反射鏡面302與第二反射鏡面305之間存在一個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)器件310,以雙色器為例。在第一反射鏡面302與雙色器310之間，與雙色器310距離為A的位置上設(shè)置一個(gè)平面303,平面303作為信號(hào)經(jīng)過(guò)第一反射鏡面302之后輸出平面，同時(shí)作為雙色器310的輸入平面。在第二反射鏡面305與雙色器310之間，與雙色器距離為A的位置上設(shè)置一個(gè)平面作為第二新型饋源304，第二新型饋源304作為經(jīng)過(guò)雙色器310處理后的輸出平面，同時(shí)作為第二反射鏡面305的輸入平面。經(jīng)過(guò)第二反射鏡面305反射后的信號(hào)在平面306獲得。在現(xiàn)有的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)分析方法中，對(duì)于經(jīng)過(guò)雙色器的場(chǎng)分布無(wú)法通過(guò)高斯近似表示為解析式；而在本發(fā)明中，采用上述第一種情況中所述同樣的方法，以第二新型饋源304作為分析計(jì)算的新型饋源，通過(guò)對(duì)第二新型饋源304所在平面上的場(chǎng)進(jìn)行采樣，即可得到經(jīng)過(guò)雙色器310處理后的離散場(chǎng)。由此可見(jiàn)，采用本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法，能夠?qū)?zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)兩個(gè)反射鏡之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器件后的場(chǎng)分布進(jìn)行分析。在上述兩種情況中，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中高斯近似效果較好的傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布，本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法可以通過(guò)測(cè)量得到新型饋源的場(chǎng)值，也可以通過(guò)對(duì)其解析式表示的連續(xù)場(chǎng)進(jìn)行采樣，直接計(jì)算得出新型饋源平面上的離散場(chǎng)值。本發(fā)明中的新型饋源的離散場(chǎng)將場(chǎng)量分解到x,y兩個(gè)方向上進(jìn)行處理，因此對(duì)極化無(wú)特殊限制。并且，采用這種新型饋源對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的反射鏡面沒(méi)有特殊要求，可以是一般的規(guī)則曲面，也可以是用數(shù)值定義的曲面。新型饋源投射到反射鏡面后，其輸出平面與輸入平面具有相同的物理模型，即輸出平面的場(chǎng)分布仍然是二維離散場(chǎng)，并且可以以輸出平面的場(chǎng)分布作為系統(tǒng)中下一個(gè)準(zhǔn)光器件的輸入平面的場(chǎng)分布。在現(xiàn)有的所有準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法中，凡是需要對(duì)場(chǎng)分布進(jìn)行分析時(shí)均可以采用本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法，相應(yīng)的，需要對(duì)現(xiàn)有的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法進(jìn)行改進(jìn)。此處僅以最常用的DGBA算法為例，說(shuō)明本發(fā)明場(chǎng)分布分析方法在改進(jìn)后的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法中的應(yīng)用；對(duì)于其它利用場(chǎng)分布進(jìn)行分析的準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析方法，也同樣可以采用本發(fā)明場(chǎng)分布分析方法中的新型饋源。改進(jìn)后的DGBA算法的流程如圖4所示。改進(jìn)的DGBA算法與現(xiàn)有的DGBA算法的主要區(qū)別在于將饋源場(chǎng)展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束時(shí)，以新型饋源的離散場(chǎng)代替現(xiàn)有技術(shù)中以高斯近似表示的饋源場(chǎng)解析式。在步驟401中求得新型饋源的場(chǎng)分布，然后利用窗口傅里葉變換將饋源場(chǎng)展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束。在現(xiàn)有的DGBA算法中，利用高斯近似的方法將饋源的場(chǎng)分布表示為解析式，再利用窗口傅里葉變換對(duì)由解析式表示的饋源場(chǎng)進(jìn)行分解，將饋源場(chǎng)展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束。場(chǎng)量在一個(gè)平面上的切向分量分為正交的兩個(gè)方向，用A，￡,兩個(gè)分量表示，對(duì)于每一個(gè)分量，分別利用窗口函數(shù)對(duì)饋源場(chǎng)進(jìn)行采樣，即對(duì)饋源場(chǎng)進(jìn)行二維高斯波束展開(kāi)。以&分量為例，饋源處展開(kāi)的場(chǎng)表示為其中，^為空間采樣尺度，m,々為空間采樣階數(shù)，《。為角度采樣的尺度，",v為角度采樣階數(shù)，在最佳狀態(tài)時(shí)a^。=tt;w(^)為窗口函數(shù)，w(;c卜+exp(—w2/2《)，w(_y)=ii=exp(-;r//2《)；4、，.為展開(kāi)式中高斯波束V丄。系數(shù)，它由下式計(jì)算得出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，AOc，力即為以高斯近似方法表示的饋源場(chǎng)&分量的解析式。以
背景技術(shù)：
中所述的矩形喇叭饋源為例，而在本發(fā)明改進(jìn)的DGBA算法中，在計(jì)算高斯波束系數(shù)#，,,時(shí)，首先要求得新型饋源平面上的離散場(chǎng)分布，用離散場(chǎng)代替現(xiàn)有技術(shù)中的饋源場(chǎng)解析式，即，用離散場(chǎng)的表達(dá)式中x方向的分量代替饋源場(chǎng)解析式^0,力，高斯波束系數(shù)("',由下式計(jì)算得出其中，《'W和M力分別為上述采樣窗口函數(shù)w'(.Y卜+exp(-訂2/2《)和V丄oW(;;)=+eXp(-;ry/2g)的對(duì)偶窗口函數(shù)，也稱為雙窗函數(shù)。對(duì)偶窗口函數(shù)與采樣窗口函數(shù)的關(guān)系為其中w柳=w(f—WA>)expO《0/),r=x,少對(duì)偶窗口函數(shù)可以由w柳=1|](/—求得其中^=max{^(inf/(f,0)—[sup/(f,tsup/0，^)]05)，A),"i,A),丄o,^(inf/(w，0)-[s叩/(w，As叩/(w,4^)]°5)}5二min(^"(s叩yS(/，0)+2t[supy80，A^)supy3(Z，—A:^)]05)，乙0,,A),A),;(sup/(w,0)+2J][sup風(fēng)w,A:「)sup風(fēng)w,-*「)]05)}T算子表示為7X/)=2>Jh^,/〉；而在A，B中/(,，力=J]—mr。)|—附r。+"I;,e[o，r。];=—mq。)||A(<y—wQ。+"|;<ye;其中，A(w)為w(o的1專立葉變4奐。得到高斯波束系數(shù)《,,，后，改進(jìn)的DGBA算法與現(xiàn)有技術(shù)DGBA算法的步驟相同，將饋源場(chǎng)展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束。利用離散場(chǎng)計(jì)算得到高斯波束系數(shù)#_后，將新型饋源處的場(chǎng)展開(kāi)為則根據(jù)傅立葉光學(xué)，^0處的場(chǎng)表示為其中，之(《，/7)為AOc，y，"0)的傅立葉變換。將A(x，j^)用高斯波束展開(kāi)表示為￡r(x，:v,z)=J][1，exp(/(w"+一?！丁Ao)]5柳^(x，^z);70-//￡。)+T^T^^z))a^勿；最終A甲("'^)可以表示為Kz》其中；1/1旦I"l一&、成^(z,)即為高斯波束復(fù)參數(shù)，f，為展開(kāi)式中對(duì)應(yīng)此高斯波束的系數(shù)。同理，采用相同的方法對(duì)&進(jìn)行采樣，得到^展開(kāi)的各個(gè)高斯波束系數(shù)4在完成步驟401之后，本發(fā)明改進(jìn)的DGBA算法與現(xiàn)有的DGBA算法的處理過(guò)程完全相同，即，步驟402至405與現(xiàn)有的DGBA算法相同。其具體過(guò)程如下。在步驟402中將步驟401得到的各個(gè)高斯波束按照高斯波束的傳播規(guī)律投射到反射鏡面上。以^分量為例。高斯波束的傳播規(guī)律為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中，對(duì)式^,(Z,):求得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>中的f"0)即為w。在這里w'為高斯波束半徑。而q為高斯波束參數(shù)，且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>輸入平面上展開(kāi)得到的高斯波束以不同的方向投射到反射面。以w為參考，投射點(diǎn)與反射鏡面邊緣的距離小于2w視為距離較近，其波束為衍射波束；而投射點(diǎn)與反射鏡面邊緣距離大于視為距離較遠(yuǎn)，投射點(diǎn)與反射鏡面邊緣距離較遠(yuǎn)但與反射鏡面中心較近的波束為反射波束。對(duì)衍射波束和反射波束分另寸力口以才示^己。同樣，對(duì)于￡,分量采用上述相同的方法處理。在步驟403中對(duì)衍射波束，采用衍射理論對(duì)其進(jìn)行分析。衍射場(chǎng)分量由高斯波束投射到一個(gè)基爾霍夫(Kirhhoff)半平面的正則解來(lái)獲得?；鶢柣舴虬肫矫嬲齽t解求得的是前向散射場(chǎng)，對(duì)于反射面天線系統(tǒng)，需要獲得反射面的后向散射場(chǎng)，因此利用等效幾何原理對(duì)入射高斯波束作一鏡像，使鏡像前的基爾霍夫半平面與鏡像后的基爾霍夫半平面拼成一個(gè)整平面，則鏡像高斯波束的幅度為入射高斯波束的幅度乘以-1。仍以￡,分量為例，通過(guò)基爾霍夫半平面的正則解，得到衍射高斯波束場(chǎng)分量的表達(dá)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中，下標(biāo)i表示入射高斯波束，乂.=^^，討2=乂不)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>高斯波束光軸與半平面的距離，《(0)和《(z)分別是反射鏡面處和空間某一位置z處的高斯波束參數(shù)。x，由Re!i^〔^Li))"。計(jì)算得到。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>同樣，對(duì)于^分量采用上述衍射理論的方法進(jìn)行處理。在步驟404中對(duì)反射波束，利用反射定律來(lái)求得反射后波束的參數(shù)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>其中，^為反射波束的高斯波束參數(shù)；《'為入射波束的高斯波束參數(shù)；/為入射波束投射點(diǎn)的鏡面焦距。對(duì)于一般情況下，反射波束得到的并不是一個(gè)嚴(yán)格意義上的圓對(duì)稱的高斯波束，其高斯波束參數(shù)在兩個(gè)主軸上會(huì)有一定的偏差。分別計(jì)算兩個(gè)主軸方向上的高斯波束參數(shù)"和(，用圓對(duì)稱高斯波束近似表示，則反射波束的高斯波束參數(shù)，^=vV^2。計(jì)算得到反射波束的高斯波束參數(shù)后，根據(jù)高斯波束傳播規(guī)律，即可得到反射高斯波束場(chǎng)分量。同樣，對(duì)于^分量和^分量分別按照上述反射定律的方法進(jìn)行處理。上述步驟403和步驟404在順序上沒(méi)有嚴(yán)格限制，可以同時(shí)進(jìn)行，也可以按照任意先后順序進(jìn)行。在步驟405中將反射場(chǎng)分量和衍射場(chǎng)分量在輸出平面上重新疊加成新的場(chǎng)分布。根據(jù)步驟403和步驟404得到的結(jié)果，分別將A分量和^分量合并，得到衍射場(chǎng)分量和反射場(chǎng)分量，并且在輸出平面上將二者重新疊加，得到新的場(chǎng)分布，即并且，對(duì)于輸出平面上的場(chǎng)，可以采用如步驟401所述的方法重新利用高斯波束進(jìn)行展開(kāi)，作為下一個(gè)準(zhǔn)光器件的輸入場(chǎng)。下面以前文所述的兩個(gè)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明改進(jìn)的DGBA算法進(jìn)行介紹。實(shí)施例1:圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明改進(jìn)方法的DGBA算法的第一實(shí)施例，在本例中，采用單個(gè)反射鏡對(duì)某一傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布進(jìn)行分析。本實(shí)施例中應(yīng)用的反射鏡面以橢球鏡面為例，如圖5所示，它是從橢球表面利用光柱截取的一部分，光柱的直徑D為107.2毫米，入射光柱軸線上的光線為中心入射光線，光柱經(jīng)橢球面反射后，出射光柱軸線上的光線為中心出射光線。橢球的表達(dá)式為>~^~~^+,+2=1,長(zhǎng)短軸單位為毫米。中心入射光線與中心反射(209.302)-(04.511)光線的夾角《為60度。中心入射光線與x負(fù)半軸的夾角/為107.5度。采用本發(fā)明改進(jìn)的DGBA算法的新型饋源的原點(diǎn)處于中心入射光線上并且離鏡面中心77.1毫米。光柱軸線與橢3求表面的交點(diǎn)為光心。經(jīng)橢球面反射后，出射平面的中心處于中心反射光線上并且與光心的距離為130毫米。本實(shí)施例準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用的其它參數(shù)如表1所示。表1第一實(shí)施例中準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由于人們?cè)趯?shí)際工作中一般更關(guān)心對(duì)電場(chǎng)的分析，因此本例中僅以分析電場(chǎng)為例。對(duì)于i茲場(chǎng)的分析可以采用相同的方法處理。以傳統(tǒng)饋源采用波紋喇叭饋源為例，其喇叭口與本例中的新型饋源平面相距一個(gè)工作波長(zhǎng)，則本例中新型饋源為測(cè)量所得的波紋喇叭的近場(chǎng)，為線性極化場(chǎng)，電場(chǎng)方向?yàn)閥方向。波紋喇叭設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)為遠(yuǎn)場(chǎng)張角為20度；在遠(yuǎn)場(chǎng)張角處場(chǎng)的衰減值為-8.68dB。則采用改進(jìn)的DGBA算法的實(shí)施步驟為步驟(1):利用窗口傅里葉變換對(duì)饋源場(chǎng)進(jìn)行分解，得到一系列單個(gè)的高斯波束。在本實(shí)施例中，將角度采樣數(shù)設(shè)為4，因?yàn)樾滦宛佋吹募?xì)網(wǎng)格長(zhǎng)度Ax-,Ay為2.5mm，則空間采樣尺度Z。=4x2.5mm，角度采樣尺度K。-;r/丄。=314.159。因?yàn)椤┵F源線性極化，電場(chǎng)方向沿y方向，因此y方向高斯波束系數(shù)為主極化高斯波束系數(shù)，x方向高斯波束系數(shù)為正交極化高斯波束系數(shù)并且為0，對(duì)新型饋源的電場(chǎng)進(jìn)行分解只需要將y方向電場(chǎng)分量分解成單個(gè)的高斯波束。分解得到的一系列高斯波束的高斯波束系數(shù)如表2所示。表2第一實(shí)施例中新型饋源場(chǎng)展開(kāi)的高斯波束系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>其中，角度的采樣階數(shù)表明了波束的傳播方向:-H(",,-K=而空間的采樣階數(shù)表明了波束的空間位置在表2中，由于本實(shí)施例中采用的饋源電場(chǎng)是線性極化的，所以只有主極化的高斯波束系數(shù)不為0。步驟(2):采用步驟402至404所述方法，將步驟(l)得到的各個(gè)高斯波束按照反射波束和衍射波束分別進(jìn)行跟蹤。因?yàn)椴襟E一中，角度采樣的階數(shù)表明了波束的傳播方向，出射方向；空間采樣階數(shù)表明了波束的空間位置，即出射起始位置，因此可以求得波束與反射鏡面的交點(diǎn)，即波束在反射鏡面上的投射點(diǎn)。投射點(diǎn)與反射鏡面邊緣的距離較近的波束為衍射波束，如表2中第1行和第2行所示波束，采用步驟403所述的衍射理論進(jìn)行處理。投射點(diǎn)距離反射鏡面邊緣較遠(yuǎn)而距離反射鏡面中心較近的波束為反射波束，如表2中第6行所示波束，采用步驟404所述的幾何光學(xué)法的反射定律進(jìn)行處理。步驟(3):將反射波束與衍射波束的場(chǎng)在出射平面進(jìn)行疊加，并重新分解成一系列單個(gè)的高斯波束。在本例中，輸出平面距離光心130mm，r=150mm,角度采樣數(shù)設(shè)為8,空間采樣尺度L。=4x2.5mm，角度采樣尺度K。314.159。將反射波束與衍射波束的場(chǎng)在出射平面疊加并重新進(jìn)行高斯波束分解后，得到一系列高斯波束的高斯波束系數(shù)如表3所示。表3第一實(shí)施例中出射平面的高斯波束系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>因?yàn)榻?jīng)反射鏡面處理后，會(huì)出現(xiàn)正交極化分量，因此，表3中正交極化高斯波束系數(shù)也不為0。在本例中新型饋源的場(chǎng)以測(cè)量得到的場(chǎng)為例，對(duì)于由近似或仿真方法通過(guò)解析式表示的饋源，上述處理方法也同樣適用。最大輻射方向與電場(chǎng)所構(gòu)成的平面稱為E平面；最大輻射方向與磁場(chǎng)所構(gòu)成的平面稱為H平面。由表3所示的高斯波束系數(shù)，可以得到出射E平面及H平面的電場(chǎng)場(chǎng)分量的幅度分布圖，其仿真結(jié)果如圖6所示?？梢钥闯?，采用本發(fā)明所述改進(jìn)的DGBA算法，可以對(duì)測(cè)量得到的饋源場(chǎng)進(jìn)行分析，得到仿真結(jié)果。實(shí)施例2:本發(fā)明所述第二實(shí)施例用于說(shuō)明兩反射面之間存在信號(hào)調(diào)節(jié)器件的情況，以前文所述的圖3所示的偏置式卡賽格倫天線為例，示意圖如圖3所示，在兩個(gè)反射鏡之間插入雙色器。其具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖7所示，傳統(tǒng)饋源距離位于第一反射鏡面和第二反射鏡面之間，與第一反射鏡面和第二反射鏡面的距離分別為lm和3.5m。在水平方向，第一反射鏡面距離第二反射鏡面的焦點(diǎn)3m。本發(fā)明的新型饋源的原點(diǎn)位于第一反射鏡面的入射焦點(diǎn)處。經(jīng)第二反射鏡面反射后，出射光水平出射，光柱寬lm，中心出射光線距離傳統(tǒng)饋源所在平面距離1.35m。雙色器與第二反射鏡面相距l(xiāng)m。第一反射鏡面為副反射鏡面，是雙曲面的一部分，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，雙曲面方程為X2-Zlil=1，單位是米，光柱直徑為0.43m,中心入射光線與x軸的夾角yg為30.54度。第二反射鏡面為主反射鏡面，是拋物面，其結(jié)構(gòu)如圖9所示，拋物面表達(dá)式為;c-^^,單位米，光柱軸線與x軸負(fù)半軸的夾角/為10.29度。本實(shí)施例準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用的其它參數(shù)如表4所示。表4第二實(shí)施例中準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>本實(shí)施例仍以僅分析電場(chǎng)為例。傳統(tǒng)饋源采用波紋喇叭饋源為例，其喇叭口與本例中的新型饋源平面相距一個(gè)工作波長(zhǎng)，則本例中新型饋源為測(cè)量所得的波紋喇叭的近場(chǎng)，為線性極化場(chǎng)，電場(chǎng)方向?yàn)閅方向。波紋喇叭設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)為遠(yuǎn)場(chǎng)張角為9度；在遠(yuǎn)場(chǎng)張角處場(chǎng)的衰減值為-6.0dB。則采用改進(jìn)的DGBA算法的實(shí)施步驟為步驟(l):利用窗口傅里葉變換對(duì)饋源場(chǎng)進(jìn)行分解，得到一系列單個(gè)的高斯波束。在本實(shí)施例中，第一新型饋源的平面位于傳統(tǒng)饋源處，距離副反射鏡面光心為0.6985m。將角度采樣數(shù)設(shè)為8,因?yàn)樾滦宛佋吹募?xì)網(wǎng)格長(zhǎng)度Ax,Av為0.005m，則空間采樣尺度Z。=8x0.005mm,角度采樣尺度=78.540。因饋源為線性極化，電場(chǎng)方向沿y方向。因此y方向高斯波束系數(shù)為主極化高斯波束系數(shù)，x方向高斯波束系數(shù)為正交極化高斯波束系數(shù)且為0,對(duì)新型饋源的電場(chǎng)進(jìn)行分解只需要將y方向電場(chǎng)分量分解成單個(gè)的高斯波束。分解得到的一系列高斯波束的高斯波束系數(shù)如表5所示。表5第二實(shí)施例中第一新型饋源場(chǎng)展開(kāi)的高斯波束系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>圖3中所示平面303為輸出平面，與副反射鏡面的光心距離lm。對(duì)于平面303，角度采樣數(shù)設(shè)為32,空間采樣尺度￡。=32x0.005m,角度采樣尺度尺0=;r/iL0=19.635。步驟(2):采用步驟402至404所述方法，將表5中各個(gè)高斯波束按照反射波束和衍射波束分別進(jìn)行跟蹤。將反射波束與衍射波束的場(chǎng)在平面303進(jìn)行疊加，并重新進(jìn)行高斯波束分解，得到一系列高斯波束，其高斯波束系數(shù)如表6所示。表6第二實(shí)施例中第一反射鏡面出射平面場(chǎng)展開(kāi)的高斯波束系數(shù)X方向角度采樣階數(shù)y方向角度采樣階數(shù)X方向空間采樣階數(shù)y方向空間采樣階數(shù)主極化高斯波束系數(shù)實(shí)部主極化高斯波束系數(shù)虛部正交極化高斯波束系數(shù)實(shí)部正交極化髙斯波束系數(shù)虛部1l—40-0.132169E-030.299404E-03-0.173138E-100.850397E-101l_300.181598E-02-0.839336E-040.139819E-080.164932E-0812-300.604157E-03-0.592561E-03-0.270079E-050.144212E-0421-30-0.241745E-03-0.133731E-030.356044E-09-0.916073E-091100-0,714226E-010.680569E-01-0.792326E-07-0.601517E-07步驟(3):將副反射鏡面的輸出平面，即平面303看作雙色器310的輸入平面，經(jīng)過(guò)雙色器處理后，在第二新型饋源304的平面處獲得處理后的場(chǎng)分布，作為雙色器的輸出平面，并且，將該平面的場(chǎng)分布作為第二新型饋源向主反射鏡面輸入。通過(guò)測(cè)量的方法獲得平面304的場(chǎng)分布，并將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束，其高斯波束系數(shù)如表7所示。表7第二實(shí)施例中第二新型饋源場(chǎng)展開(kāi)的高斯波束系數(shù)x方向y方向X方向y方向角度角度空間空間主極化高斯波主極化高斯波正交極化高斯正交極化高斯采樣采樣采樣采樣束系數(shù)實(shí)部束系數(shù)虛部波束系數(shù)實(shí)部波束系數(shù)虛部階數(shù)階數(shù)階數(shù)階數(shù)11-40-0.122309E-030.2873454E-03-O.165235E-100.843234E-1011-300.181354E-02-0.838214B-040.139703E-080.163987E-0812_300.600002E-03-0.590987E-03-0.270079E-050,143055E-0422_30-0.240009E-03-0.130015E-030.35401SE-09-0.913025E-09<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>步驟(4):主反射鏡面305的輸出平面306在距離主反射鏡面光心lm處，r=0.7m，細(xì)網(wǎng)格大小A^,4v為0.005m,將角度采樣數(shù)設(shè)為8，則空間采樣尺度丄。=8x0.005mm,角度采樣尺度《。=;r/L。=78.540。采用步驟402至404所述方法，將平面304分解出的各個(gè)高斯波束按照反射波束和衍射波束分別進(jìn)行跟蹤。將反射波束與衍射波束的場(chǎng)在主反射鏡面305的輸出平面306進(jìn)行疊加，并重新進(jìn)行高斯波束分解，得到一系列高斯波束，其高斯波束系數(shù)如表8所示。表8第二實(shí)施例中第二反射鏡面出射平面場(chǎng)展開(kāi)的高斯波束系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>步驟(4):利用主反射鏡面的出射平面上的高斯波束，根據(jù)高斯波束傳播規(guī)律，對(duì)每個(gè)高斯波束的遠(yuǎn)場(chǎng)進(jìn)行疊加，可以計(jì)算出其遠(yuǎn)場(chǎng)分布一'V由表8所示的高斯波束，得到主反射鏡面305出射的共極化的E面與H面電場(chǎng)場(chǎng)分量的遠(yuǎn)場(chǎng)幅度分布圖，其仿真結(jié)果如圖IO所示?？梢钥闯?，采用本發(fā)明所述改進(jìn)的DGBA算法，可以對(duì)準(zhǔn)光系統(tǒng)中兩反射鏡面之間插有信號(hào)調(diào)節(jié)器件的情況進(jìn)行分析，并且可以分析信號(hào)的遠(yuǎn)場(chǎng)分布，得到仿真結(jié)果。在上述兩個(gè)實(shí)施例中，新型饋源的場(chǎng)分布可以由測(cè)量得到，也可以由其它仿真方法得到，對(duì)于以解析式近似效果較好的傳統(tǒng)饋源形式，可以通過(guò)對(duì)其解析式進(jìn)行采樣得到離散點(diǎn)。對(duì)于反射鏡面的形狀，此處僅以拋物面反射鏡面、橢球反射鏡面和雙曲面反射鏡面作為例子，并不對(duì)反射鏡面的形狀進(jìn)行限制，也可以是其它形狀的反射鏡面，甚至可以是由數(shù)值定義的賦形面。實(shí)施例表格中的高斯波束系數(shù)只是全部高斯波束系數(shù)中的一部分，用以說(shuō)明具體實(shí)施過(guò)程，由于場(chǎng)分解出的高斯波束個(gè)數(shù)眾多，此處并未列出全部高斯波束系數(shù)。由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明的場(chǎng)分布分析方法在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)平面作為新型饋源，通過(guò)對(duì)該平面上的場(chǎng)采樣得到新型饋源離散的場(chǎng)值，在準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析方法中以新型饋源的離散場(chǎng)代替現(xiàn)有的高斯近似表示的饋源場(chǎng)解析式進(jìn)行分析。因?yàn)楸景l(fā)明改進(jìn)后的饋源場(chǎng)值可以通過(guò)直接測(cè)量得到，所以能夠?qū)?zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何場(chǎng)分布進(jìn)行分析，例如任意形式的傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布以及經(jīng)過(guò)兩反射鏡之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器件后的場(chǎng)分布，從而拓展了準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)分析方法的應(yīng)用場(chǎng)景，并且因?yàn)橹苯訙y(cè)量場(chǎng)值比采用解析式近似場(chǎng)值的分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而提高了準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)分析方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種衍射高斯波束分析DGBA算法的改進(jìn)方法，用于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析，其特征在于，包括以下步驟A、在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)任意形狀的平面作為新型饋源，在所述任意形狀的平面上設(shè)置采樣點(diǎn)，根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值得到新型饋源離散的場(chǎng)值，對(duì)新型饋源的離散場(chǎng)進(jìn)行分解，將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束；B、將一系列單個(gè)的高斯波束按照高斯波束的傳播規(guī)律投射到反射鏡面上，根據(jù)投射點(diǎn)位置區(qū)分衍射波束和反射波束并分別加以標(biāo)記；C、對(duì)衍射波束采用衍射理論進(jìn)行分析，將衍射波束投射到一個(gè)基爾霍夫半平面，通過(guò)所獲得的正則解得到衍射場(chǎng)分量；D、對(duì)反射波束，利用反射定律來(lái)求得反射后高斯波束參數(shù)，得到反射場(chǎng)分量；E、將反射場(chǎng)分量和衍射場(chǎng)分量在輸出平面上重新疊加成新的場(chǎng)分布。2、如權(quán)利要求1所述的DGBA算法的改進(jìn)方法，其特征在于，所述新型饋源的平面面積大于等于包含場(chǎng)總能量的98。/。的平面面積；所述新型饋源與發(fā)出輻射場(chǎng)的器件之間的距離大于等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。3、如權(quán)利要求1所述的DGBA算法的改進(jìn)方法，其特征在于，所述每個(gè)釆樣點(diǎn)上的場(chǎng)值通過(guò)實(shí)際測(cè)量或仿真計(jì)算得到，場(chǎng)值包含幅度和相位，由相互正交的兩個(gè)方向上的場(chǎng)值合成。4、如權(quán)利要求1所述的DGBA算法的改進(jìn)方法，其特征在于，所述設(shè)置采樣點(diǎn)的方法為對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。5、如權(quán)利要求4所述的DGBA算法的改進(jìn)方法，其特征在于，所述網(wǎng)格式劃分的網(wǎng)格為正方形，正方形邊長(zhǎng)小于或等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的一半。6、如權(quán)利要求1所述的DGBA算法的改進(jìn)方法，其特征在于，所述反射鏡面包括拋物面反射鏡面、橢球面反射鏡面、雙曲面反射鏡面、數(shù)值定義的賦形面或其它任何形狀的曲面。7、一種準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中場(chǎng)分布的分析方法，其特征在于，包括以下步驟在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)任意形狀的平面作為新型饋源，在所述任意形狀的平面上設(shè)置采樣點(diǎn)，根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值得到新型饋源離散的場(chǎng)值，對(duì)新型饋源的離散場(chǎng)進(jìn)行分解，將其展開(kāi)成一系列單個(gè)的高斯波束。8、如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)分布的分析方法，其特征在于，所述新型饋源的平面面積大于等于包含場(chǎng)總能量的98%的平面面積；所述新型饋源與發(fā)出輻射場(chǎng)的器件之間的距離大于等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。9、如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)分布的分析方法，其特征在于，所述每個(gè)采樣點(diǎn)上的場(chǎng)值通過(guò)實(shí)際測(cè)量或仿真計(jì)算得到，場(chǎng)值包含幅度和相位，由相互正交的兩個(gè)方向上的場(chǎng)值合成。10、如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)分布的分析方法，其特征在于，所述設(shè)置采樣點(diǎn)的方法為對(duì)新型饋源進(jìn)行網(wǎng)格式劃分，以每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為采樣點(diǎn)；所述網(wǎng)格式劃分的網(wǎng)格為正方形，正方形邊長(zhǎng)小于或等于準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的一半。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種衍射高斯波束分析(DGBA)算法的改進(jìn)方法以及一種準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中場(chǎng)分布的分析方法，在發(fā)出輻射場(chǎng)的器件與反射鏡面之間設(shè)計(jì)一個(gè)平面作為新型饋源，通過(guò)對(duì)該平面上的場(chǎng)采樣得到新型饋源離散的場(chǎng)值，采樣點(diǎn)的場(chǎng)值通過(guò)測(cè)量或仿真計(jì)算得到，在DGBA算法中以新型饋源離散場(chǎng)代替現(xiàn)有的高斯近似表示的饋源場(chǎng)解析式進(jìn)行分析。本發(fā)明改進(jìn)后的場(chǎng)分布分析方法以及采用此場(chǎng)分布分析方法的DGBA算法，適用于對(duì)準(zhǔn)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何的場(chǎng)分布進(jìn)行分析，包括傳統(tǒng)饋源的場(chǎng)分布或經(jīng)過(guò)兩反射鏡之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器件后的場(chǎng)分布，從而拓展了DGBA算法的應(yīng)用場(chǎng)景，并且因?yàn)闇y(cè)量得到的場(chǎng)值更加準(zhǔn)確，從而提高了DGBA算法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。文檔編號(hào)G01R29/08GK101539600SQ20091008203公開(kāi)日2009年9月23日申請(qǐng)日期2009年4月17日優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日發(fā)明者俞俊生,劉小明,劉紹華,亮徐,瑋汪,王宇鋒,蘇漢生,陳曉東,魏欽剛,源麥申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)