近几十年来,赋形反射面天线及其馈源系统在卫星通信系统中获得了广泛的应用。随着卫星通信技术的飞速发展,对赋形反射面天线及馈源系统的性能提出了更高要求。赋形反射面天线不仅能够作为星载天线用来提供能够覆盖地面区域的波束,还能作为具有高效率、低旁瓣和低交叉极化的地面终端站天线。本文在综述赋形反射面天线及馈源系统国内外现状的基础上,结合科研课题,系统地研究了赋形反射面天线的分析和设计技术,并对其馈源系统——包括馈源喇叭和波导馈电器件的设计方法进行了深入研究,作者的主要工作可概括为:1.对馈源喇叭进行了研究。首先针对反射面天线系统的指标要求,设计了四种不同波束宽度的轴向槽波纹喇叭,具有小型化特性和良好的辐射特性,满足了系统需求;然后设计了Ku频段双槽波纹喇叭,采用直槽结合轴向槽结构,实现了小型化和低副瓣,并且在工作频带内具有较为一致的波束宽度,可作为双偏置赋形反射面天线的馈源喇叭;最后针对反射面天线多频工作的要求,设计了一种能够同时覆盖Ku收发频段和Ka发射频段的三频馈源喇叭,采用了同轴型中心介质棒加载的形式,利用金属环加载改善Ku频段匹配特性,并通过波纹喇叭和介质棒分别控制Ku和Ka频段的辐射特性,使天线在三个频带内均具有良好的辐射特性和阻抗匹配特性。测试结果表明,上述馈源喇叭均具有良好的电性能,并与仿真分析结果一致。2.对波导馈电器件的设计方法进行了研究。首先分析了正交模耦合器的工作原理,设计了Ku和Ka频段窄带正交模耦合器,为了满足宽带工作的需要,提出了一种Ku频段双脊波导型对称分支宽带正交模耦合器,利用结构上的对称性,抑制了高次模的激励,从而拓展了正交器的工作带宽,该正交器还具有紧凑的结构;其次,设计了Ka频段方波导金属膜片式圆极化器;最后为了提高收发端口隔离度和实现馈源系统的小型化,结合DEGL算法和模式匹配法,充分利用DEGL算法全局搜索能力强和模式匹配法(MMM)分析速度快的特点,设计了Ku和Ka频带非对称谐振窗结构带通滤波器和Ku频带宽通带E面单边膜片低通滤波器,实现了良好的带内回波损耗和较高的带外抑制,并具有紧凑的结构、易于加工。测试结果表明,上述器件均具有良好的电性能,并与仿真分析结果一致。3.对单馈源单偏置反射面天线赋形技术进行了研究。首先,研究了物理光学(PO)和物理绕射法(PTD)在计算单偏置反射面天线辐射特性中的应用;其次,分析了Zernike多项式表示反射面形状的方法;然后,结合DEGL算法和上述方法,利用单馈源单偏置反射面天线对方形区域进行了赋形设计;最后,对单馈源单偏置反射面天线进行了赋形设计,使其波束能够以需求方向系数覆盖中国国土。利用GRASP9.3.01验证了上述计算的正确性。4.对单馈源双偏置反射面天线赋形技术进行了研究。首先,介绍了具有零交叉极化条件的格里高利型双偏置反射面天线的结构;其次,研究了利用PO和PTD分析双偏置反射面天线辐射特性的过程;然后,根据具有零交叉极化条件的格里高利型双偏置反射面天线的结构数据,利用Zernike多项式来表示其形状,结合DEGL算法和PO/PTD方法,对单馈源双偏置反射面天线进行了中国国土赋形设计;最后,针对VSAT卫星通信系统的需求,先采用高斯理想馈源对单馈源双偏置反射面天线进行了以高效率、低旁瓣和低交叉极化为优化目标的赋形设计,然后采用球面波模型来精确描述实际使用馈源的辐射特性,通过进一步优化得到了双偏置反射面天线的形状。利用GRASP9.3.01验证了上述计算的正确性。