基于数据驱动的FAST主动反射面调节优化模型

1

作者 吕茏 陈浩 +3 位作者 吴建鑫 刘亚兰 邓依兰 范小林 《贵州大学学报（自然科学版）》 2024年第1期64-71,共8页

针对500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的主动反射面调节问题,利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程,该方法不同于以往的坐标旋转的... 针对500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)的主动反射面调节问题,利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程,该方法不同于以往的坐标旋转的方法。利用反射面板重心点作为反射点,将反射接收比定义为能把光线反射到馈源舱被其接收的面板数量与300 m口径工作抛物面下总面板数量的比值。结合主索节点径向伸缩距离、边界平稳过度和邻接距离变化幅度三个约束条件,以接收比最大化作为目标函数,建立了一个工作抛物面优化模型,并利用节点数据和模拟退火算法对其进行求解,得到了工作理想抛物面。选用两组天体角度进行实例分析,结果显示调节后的接收比增大12.82%,并给出了工作主索节点的部分径向调节方案。本研究为FAST对于任意天体角度的变形提供了一种新的建模方法,也对馈源舱反射接收比提出了一种新的计算方式。 展开更多

关键词 fast主动反射面 旋转抛物面 馈源舱接收比 优化模型 模拟退火算法

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FAST照明口径分析 被引量：6

2

作者 李建玲 彭勃 柴晓明 《天文研究与技术》 CSCD 2021年第3期301-306,共6页

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)在观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能。照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性... 500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)在观测时,将球形反射面内部照明区域的形状变为300 m口径抛物面,实现望远镜的主焦天线功能。照明口径(球面变位到抛物面的口径)对望远镜的观测性能起决定作用。为了望远镜潜在的性能提升及后续发展,在500 m口径球面射电望远镜照明口径300 m及大于300 m的情况下,通过不同焦距抛物面与基准球面变位距离的计算,进行球面到不同口径抛物面变位分析,对望远镜增大照明口径的可行性进行探讨。给出了在500 m口径球面射电望远镜反射面变位驱动促动器最大运动行程范围内,增大口径抛物面变位时抛物面焦距及焦径比的选取。在驱动行程方面初步说明了变位的理论可行性,相关分析同样适用于其他口径的抛物面。 展开更多

关键词 500 m口径球面射电望远镜 主动反射面 照明口径 变位距离

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大射电望远镜FAST整体变形索网反射面仿真研究 被引量：12

3

作者 路英杰 任革学 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期165-169,159,共6页

针对大射电望远镜FAST的整体变形索网反射面方案的可行性问题,研制开发了一套专门的有限元计算软件,并提出了一个索网反射面拟合旋转抛物面的反馈控制算法。利用有限元计算软件,在索网反射面力学模型上,对反馈控制算法进行仿真实验,以... 针对大射电望远镜FAST的整体变形索网反射面方案的可行性问题,研制开发了一套专门的有限元计算软件,并提出了一个索网反射面拟合旋转抛物面的反馈控制算法。利用有限元计算软件,在索网反射面力学模型上,对反馈控制算法进行仿真实验,以论证该方案的可行性。采用有限元方法对索网进行力学建模和计算,推导了一种适于大范围空间运动的四节点索单元,利用动力松弛法进行三维索结构找形计算。 展开更多

关键词 大射电望远镜fast 索网反射面 四节点索单元 索结构找形计算 动力松弛法

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FAST背架样机刚度实验分析 被引量：1

4

作者 赵清 王启明 《科学技术与工程》 2009年第15期4431-4436,共6页

五百米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Sphericalradio Telescope,FAST)将会成为世界上最大的单口径射电望远镜。FAST有三个创新性的工程概念,其中之一就是提出了主动反射面的概念。背架结构是反射面单元中连接主索网... 五百米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Sphericalradio Telescope,FAST)将会成为世界上最大的单口径射电望远镜。FAST有三个创新性的工程概念,其中之一就是提出了主动反射面的概念。背架结构是反射面单元中连接主索网和面板的支撑结构。三种方案的背架结构样机已经设计和制造出来:单层弦支结构、单层网架结构和空间三角锥网架结构。三种样机的刚度实验,分别进行了不同背架结构在相同外力荷载下的实验位移变形比较,背架结构在外力荷载下位移变形的实验值和仿真值比较,以及在不同温度荷载下位移变形的比较。实验得到了背架样机的刚度特性,验证了仿真的设计和优化,也对FAST背架原型设计提供了参考。 展开更多

关键词 fast 主动反射面 背架结构 样机实验 刚度分析

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“FAST”主动反射面的调节 被引量：3

5

作者 王丹 毛紫阳 吴孟达 《数学建模及其应用》 2022年第1期45-53,共9页

介绍2021年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛A题“‘FAST’主动反射面的形状调节”的建模思路,并简要评述参赛论文评阅的总体情况.

关键词 500米口径球面射电望远镜 主动反射面 序列二次规划 仿真模型

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FAST“太阳灶”问题及温度场研究 被引量：1

6

作者 宋立强 王启明 郭永卫 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期441-447,共7页

进行了太阳辐照500米口径球面射电望远镜（FAST）的“太阳灶”问题及温度场的研究。研究结果表明，FAST“太阳灶”问题不仅与反射面反射率、孔隙率、时间点有关，也与馈源舱体的反射率、材料、微波入口直径等因素有关；反射面反射率为0... 进行了太阳辐照500米口径球面射电望远镜（FAST）的“太阳灶”问题及温度场的研究。研究结果表明，FAST“太阳灶”问题不仅与反射面反射率、孔隙率、时间点有关，也与馈源舱体的反射率、材料、微波入口直径等因素有关；反射面反射率为0．2、孔隙率0．4时，馈源舱最高温度为47．56℃；反射面最高温度达到68．34℃，时间在14：00。也计算出了形成典型“太阳灶”的时间域，指出，望远镜指向与太阳照射方向之间的夹角大于3．1。时“太阳灶”问题不明显。该研究为FAST的设计和使用提供了弱化、规避、消除“太阳灶”影响的数据和依据。 展开更多

关键词 500米口径球面射电望远镜(fast) 太阳灶 馈源舱 反射面 温度分布

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FAST射电望远镜天文轨迹规划 被引量：2

7

作者 骆亚波 郑勇 朱丽春 《测绘科学技术学报》 北大核心 2011年第2期105-107,112,共4页

针对我国500 m球面射电望远镜天线(FAST),提出了一体化天文轨迹规划;给出了详细的数学模型及推导分析。相对于当前采用的FAST轨迹规划,该方法使得馈源位置和反射面位置的控制误差可以相互补偿。指出当馈源系统和反射面系统具有相同的测... 针对我国500 m球面射电望远镜天线(FAST),提出了一体化天文轨迹规划;给出了详细的数学模型及推导分析。相对于当前采用的FAST轨迹规划,该方法使得馈源位置和反射面位置的控制误差可以相互补偿。指出当馈源系统和反射面系统具有相同的测控延迟误差时,并不影响FAST天线的性能。 展开更多

关键词 500m球面射电望远镜天线 天文轨迹 馈源支撑系统 主动反射面系统 轨迹规划

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FAST单元面板面型检测算法研究 被引量：4

8

作者 周荣伟 朱丽春 +1 位作者 胡金文 李为民 《天文研究与技术》 CSCD 2012年第1期14-20,共7页

500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)是一个超大口径的可动望远镜,有三项技术创新,一是选址,二是轻型馈源索支撑,三是主动反射面。在主动反射面上,单元面板的面型和面板的出厂加工精... 500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)是一个超大口径的可动望远镜,有三项技术创新,一是选址,二是轻型馈源索支撑,三是主动反射面。在主动反射面上,单元面板的面型和面板的出厂加工精度对电磁波在反射面的汇聚有很大影响。FAST主反射面由4 600块三角形反射面板拼接而成,每块面板为边长11 m三角形,这对FAST反射面面板的测量技术提出了更高的要求。摄影测量直接在影像上进行量测,无需接触物体本身;所摄影像信息丰富,可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息;适用于大范围、多目标测量,效率高。目前世界上最大的射电望远镜,如GBT和ARECIBO都是采用摄影测量技术进行反射面面形检测。在对现有的面型检测技术调研并试验后,提出基于数字近景摄影测量的方法,对FAST反射面11 m单元面板的面型进行检测,数分钟完成反射面板面型的一次检测,测量精度达到2.5 mm,经过调整后的单元面板的面型精度达到了3.0 mm,结果表明摄影测量应用于FAST反射面单元面板面型检测是可行的。 展开更多

关键词 fast 射电望远镜 反射面 摄影测量 面型检测

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FAST主动反射面健康监测系统设计与应用研究 被引量：7

9

作者 王晓琳 李东平 +3 位作者 朱明 周庠天 王雄彪 黄汉斌 《广西科技大学学报》 2018年第4期84-91,98,共9页

对500 m口径球面射电望远镜主动反射面健康监测系统设计与应用进行了研究.确定了主要监测内容,设计了系统整体架构,并对硬件所涉及的传感器技术、电磁兼容进行了研究.基于美国NI公司labwindows/CVI平台开发了软件系统,选用MySQL数据库... 对500 m口径球面射电望远镜主动反射面健康监测系统设计与应用进行了研究.确定了主要监测内容,设计了系统整体架构,并对硬件所涉及的传感器技术、电磁兼容进行了研究.基于美国NI公司labwindows/CVI平台开发了软件系统,选用MySQL数据库建立数据管理系统.研究了数据采集、数据处理及预警方法 .并成功在FAST工程施工期、服役期实际应用. 展开更多

关键词 fast 主动反射面 健康监测 安全预警 传感器

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EPICS应用于FAST主反射面控制系统的研究 被引量：2

10

作者 申海涛 朱丽春 王坚 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第19期4589-4592,4615,共5页

500 m口径射电望远镜FAST主动反射面的控制是望远镜工程建设的重要部分。在介绍了实验物理与工业控制系统(EPICS)架构的相关技术后,提出将EPICS架构应用到FAST主动反射面控制系统中的设计思想和控制方案。并针对FAST密云30 m模型主动反... 500 m口径射电望远镜FAST主动反射面的控制是望远镜工程建设的重要部分。在介绍了实验物理与工业控制系统(EPICS)架构的相关技术后,提出将EPICS架构应用到FAST主动反射面控制系统中的设计思想和控制方案。并针对FAST密云30 m模型主动反射面控制,进行了基于EPICS架构的系统开发。详细介绍了软硬件的设计结构和内容,为FAST原型主反射面控制以及其它子系统的控制提供了基于EPICS架构的参考依据。 展开更多

关键词 fast 主动反射面 EPICS 控制

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FAST主反射面节点运动控制算法 被引量：4

11

作者 孙纯 朱丽春 于东俊 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第3期489-493,共5页

500 m口径球面射电望远镜FAST的创新技术之一是主动反射面。2 300个控制反射面运动的控制器在收到上位机发送的观测指令后,通过规划算法计算节点的目标长度,驱动电机运动。电机带动促动器丝杠伸缩,使得在照明口径内反射面由球面变成抛物... 500 m口径球面射电望远镜FAST的创新技术之一是主动反射面。2 300个控制反射面运动的控制器在收到上位机发送的观测指令后,通过规划算法计算节点的目标长度,驱动电机运动。电机带动促动器丝杠伸缩,使得在照明口径内反射面由球面变成抛物面,实现反射面整网控制。对节点运动速率算法进行了优化,优化目标为在满足控制精度的前提下,选取适当的控制周期,使得电机的启停次数最少,减小电机磨损。为FAST主反射面控制选择何种电机提供参考。 展开更多

关键词 fast 控制器 控制算法 电机速率 电机启停次数

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FAST反射面单元铝合金背架加工方法研究 被引量：2

12

作者 周观根 刘贵旺 +4 位作者 王启明 周烽 邹利民 施永夫 严永忠 《空间结构》 CSCD 北大核心 2017年第2期9-15,共7页

国家天文台FAST工程(500m口径球面射电望远镜)主动反射面基准面是一个口径500m、半径300m的球面,它由主体支承结构、促动器、反射面单元等组成.本文深入分析并研究了反射面单元铝合金背架结构网架节点与构件的加工技术.开创了铝合金网... 国家天文台FAST工程(500m口径球面射电望远镜)主动反射面基准面是一个口径500m、半径300m的球面,它由主体支承结构、促动器、反射面单元等组成.本文深入分析并研究了反射面单元铝合金背架结构网架节点与构件的加工技术.开创了铝合金网架杆件缩管连接模压成形新技术,为确保FAST工程项目的顺利实施打下了坚实基础.这些技术不仅成功解决了FAST工程反射面单元背架结构铝合金网架加工难题,也可为其他类似铝合金网架结构的加工提供参考. 展开更多

关键词 500m口径球面射电望远镜 反射面单元 铝合金背架结构 螺栓球 成形模具

原文传递

基于梯度优化的FAST反射面调节及接收比的研究 被引量：3

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作者 郭学俊 裴智明 +2 位作者 靳谦诚 张迪 李雪 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期744-750,共7页

针对FAST目前主索节点及各促动器位置自主调节模型仅局限于对点的模型,缺少动态变化的调节模型的问题,在FAST球面望远镜满足最佳接收比的情况下,采用非线性规划和梯度下降寻优算法,利用梯度优化得出理想抛物面与主索节点之间的距离,以... 针对FAST目前主索节点及各促动器位置自主调节模型仅局限于对点的模型,缺少动态变化的调节模型的问题,在FAST球面望远镜满足最佳接收比的情况下,采用非线性规划和梯度下降寻优算法,利用梯度优化得出理想抛物面与主索节点之间的距离,以反射面板调节限制为约束条件,得到主索节点改变后的坐标,根据FAST的4400块三角形反射面板,2226个主索节点建立了FAST反射面变形的网面调整策略模型,并通过非线性优化算法探讨了望远镜变形后的具体位置;同时基于费马原理,模拟三维空间中电磁波反射情况,进行馈源舱接收比的计算,对建立的模型进行了模型观测和检验。检验结果表明,接收比为1.43%,调整抛物面照明区域内反射面板数为1295块,成功反射信号到达馈源舱的反射面板数量为1295,比率为100%.经检验,在本模型当中得到的均方误差(Mean square)为0.3089,说明FAST可以实现在某射波频段自如进行自主面调节的工作,并获得较高的接受比。 展开更多

关键词 fast主动反射面 理想抛物面 坐标变换 梯度下降寻优算法 费马原理 GRASP仿真

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FAST反射面单元数字孪生模型的创建 被引量：4

14

作者 张涛 郭阳 +1 位作者 张庆海 赵正旭 《现代计算机》 2020年第25期15-21,共7页

500米口径球面射电望远镜(FAST)主动反射面由4450块反射面单元构成,工程结构复杂且运行维护难度大。通过对FAST主动反射面的结构分析,基于中标麒麟国产操作系统,利用Blender三维开源软件,结合Python脚本语言,创建FAST反射面单元的数字... 500米口径球面射电望远镜(FAST)主动反射面由4450块反射面单元构成,工程结构复杂且运行维护难度大。通过对FAST主动反射面的结构分析,基于中标麒麟国产操作系统,利用Blender三维开源软件,结合Python脚本语言,创建FAST反射面单元的数字孪生模型。对复杂结构的三维建模提供快速有效的借鉴方法,为数字孪生技术在大型科研设施维护中的应用提供参考。 展开更多

关键词 fast反射面单元 数字孪生 Blender PYTHON 三维建模

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基于截痕法和遗传算法的FAST主动反射面形状调节模型研究 被引量：1

15

作者 庞登浩 胡帆汛 +1 位作者 李哲楷 连横 《淮北师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第3期31-35,共5页

文章旨在建立FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)主动反射面调节模型,使得馈源舱能够最大概率地接收天体电磁波经反射面反射后的信号.根据主动反射面系统相关数据,首先建立假设目标天体在基准球面正上方的抛... 文章旨在建立FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)主动反射面调节模型,使得馈源舱能够最大概率地接收天体电磁波经反射面反射后的信号.根据主动反射面系统相关数据,首先建立假设目标天体在基准球面正上方的抛物线模型,利用遗传算法求解理想状态下的抛物面方程;然后通过空间旋转矩阵和截痕法,建立天体方位变换模型,求出天体不在基准球面正上方时的理想抛物面和反射面板的调节模型,进而得到调节后的馈源舱接收比和基准反射球面接收比.结果表明,该模型可使得馈源舱的接收比达到74.98%的水平,对实际的射电望远镜和主动反射面等相关内容有一定的借鉴意义. 展开更多

关键词 fast主动反射面 遗传算法 空间旋转矩阵 截痕法

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FAST主动反射面的形状调节研究

16

作者 胡翔宇 《科学技术创新》 2022年第2期85-88,共4页

"FAST"可以根据待观测天体的位置进行反射面板的调整从而形成抛物面进行有效的信号收集。本文由方位角仰角确定被观察物体、原点、馈源舱所在曲面与基准球面之间的位置关系,根据反射面板调节幅度的限制,运用粒子群算法确定了... "FAST"可以根据待观测天体的位置进行反射面板的调整从而形成抛物面进行有效的信号收集。本文由方位角仰角确定被观察物体、原点、馈源舱所在曲面与基准球面之间的位置关系,根据反射面板调节幅度的限制,运用粒子群算法确定了抛物面的方程。最后根据空间解析几何的知识,求得以调整后抛物面为反射面的馈源舱的信号接收比为67.42%,以基准球面为反射面馈源舱接收比为5.26%。 展开更多

关键词 fast 主动反射面 粒子群算法 空间解析几何

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基于解析几何理论的FAST形状特殊位置理想抛物面预测

17

作者 张迪 裴智明 靳谦诚 《科技创新与生产力》 2022年第7期18-20,共3页

FAST是我国“十一五”期间大科学工程,为了使天体电磁波经反射后馈源舱的接收效果最好,需调整促动器的伸缩量,将反射面变形为主反射面,且尽量贴近理想抛物面。本文基于解析几何理论,通过交点坐标、焦距长度、焦距方向等条件,建立标准式... FAST是我国“十一五”期间大科学工程,为了使天体电磁波经反射后馈源舱的接收效果最好,需调整促动器的伸缩量,将反射面变形为主反射面,且尽量贴近理想抛物面。本文基于解析几何理论,通过交点坐标、焦距长度、焦距方向等条件,建立标准式、下偏式以及查阅式3种策略抛物线方程,并分别进行理想抛物面与基准球面嵌套。仿真结果表明:下偏式类型的理想抛物面与基准球面的过渡相对平滑。 展开更多

关键词 fast主动反射面 空间解析几何 理想抛物面方程 非线性规划 机械建模

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基于目标优化模型的“FAST”主动反射面的形状调节

18

作者 孙培 李丽莎 +1 位作者 卢俊玲 于晓 《郑州航空工业管理学院学报》 2023年第2期99-104,112,共7页

文章主要研究在约束条件下,如何调节反射面使其尽可能达到理想抛物面的问题。首先通过空间解析几何理论,将三维空间转化为二维空间,建立优化模型;然后通过坐标变换,求解出理想抛物面,并计算出了需要调节的面板和促动器伸缩量;最后通过检... 文章主要研究在约束条件下,如何调节反射面使其尽可能达到理想抛物面的问题。首先通过空间解析几何理论,将三维空间转化为二维空间,建立优化模型;然后通过坐标变换,求解出理想抛物面,并计算出了需要调节的面板和促动器伸缩量;最后通过检验,验证了模型和结果的正确性。 展开更多

关键词 fast 优化模型 理想抛物面 反射面

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基于寻源与跟踪“FAST”主动反射面的形状调节

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作者 王帮艺 廖玉梅 +1 位作者 曹永林 周晓琴 《贵州科学》 2022年第4期64-68,共5页

将反射面调节为工作抛物面是FAST主动反射面技术的关键,通过分析FAST主动反射面的工作特点,发现反射面变位成工作抛物面是通过促动器连接下拉索控制索节点实现的。在反射面板调节约束下,利用寻源与跟踪得到反射面实施调节到理想抛物面... 将反射面调节为工作抛物面是FAST主动反射面技术的关键,通过分析FAST主动反射面的工作特点,发现反射面变位成工作抛物面是通过促动器连接下拉索控制索节点实现的。在反射面板调节约束下,利用寻源与跟踪得到反射面实施调节到理想抛物面位置的数学刻画、建立模型,使得该工作抛物面尽量贴近理想抛物面,从而获得天体电磁波经反射面反射后的最佳接收效果。 展开更多

关键词 fast 主动反射面 寻源与跟踪 蒙特卡洛法

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使用阵列馈源的大型反射面天线快速分析

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作者 苏秦 张宇 +1 位作者 叶勇 王威 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期90-93,共4页

在分析以天线阵作为馈源的大型反射面天线时,由于其电尺寸很大,难以实现全波算法的整体求解。同时天线单元通常具有复杂的结构、材料和馈电方式,若采用高频算法对其计算无法保证足够的精度。针对这一复杂电磁问题,文中首先用全波算法提... 在分析以天线阵作为馈源的大型反射面天线时,由于其电尺寸很大,难以实现全波算法的整体求解。同时天线单元通常具有复杂的结构、材料和馈电方式,若采用高频算法对其计算无法保证足够的精度。针对这一复杂电磁问题,文中首先用全波算法提取出子阵等效源,通过平移等效源的操作快速计算出阵列辐射特性。然后使用近场方式计算阵列对反射面的耦合作用并采用快速算法计算反射面。天线阵与反射面的计算均采用并行计算技术,大幅提高了计算效率。数值计算结果验证了方法的有效性,同时采用该方法高效解决了一个大型抛物柱面天线的辐射问题。 展开更多

关键词 反射面天线 阵列天线 快速算法 并行计算 电大尺寸

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