按照上述波束波导参数选择原则，我们用几何光学法确定各镜面的相对位置和尺寸。

曲面镜M2和M3

为提高曲面镜M2和M3的截获效率，曲面镜M2和M3的轮廓是由旋转抛物面与一个圆锥体截得的，该圆锥体的顶点位于抛物面的焦点O′处，抛物面的焦距为F。如图2-9所示，其口径面是一个椭圆，它在yOx平面上的投影也是一个椭圆，在xOz平面上投影是一个圆。

图2-9　抛物面反射镜M2和M3的几何关系图

所选择曲面镜M2和M3的参数为：照射角θ_m=10.2°，焦距f₁=5500mm。

由上述参数计算出曲面镜M2和M3的口面尺寸为：椭圆的长轴为5643.18mm，椭圆的短轴为3958.42mm。

平面镜M1和M4

平面镜M1和M4的轮廓是由与y轴成45°倾角的平面y=6540.6-x与圆锥体y²+z²=x²tan²θ_m相交形成的，如图2-10所示，其口径面也是一个椭圆。

图2-10　平面镜M1和M4的几何关系图

所选择平面镜M1和M4的参数为：照射角θ_m=10.2°，焦距f₁=6540.6mm。

由上述参数计算出平面镜M1和M4的口面尺寸为：椭圆的长轴为3439.97mm，椭圆的短轴为2392.73mm。

曲面镜M5

为了支持双频段同时工作，在四镜式（M1、M2、M3、M4）波束波导的基础上，增加了曲面镜M5（椭球镜）、平面镜M6和M7。曲面镜M5的2个焦点分别为f₂和f´₃，f₂与曲面镜M3焦点的镜像重合。

曲面镜M5是一个放大镜，22dBi左右低增益喇叭经椭球面放大后输出增益为29dBi。曲面镜M5入射线与反射线之间的夹角θ角越小，输出波束的对称性越好。但是，当θ角小于50°时，M6和S频段喇叭会对曲面镜M5造成遮挡。因此，要合理设计曲面镜M5、平面镜M6和M7的布局，既要使M5的输出满足在M3边缘的照射电平锥削-23dB要求，又要使各镜面的漏射较小、成本低、加工及工艺性好。椭球镜M5的输入输出关系见图2-11，与频率选择面的配置见图2-12。

所选的曲面镜M5设计参数为：r₁=5500mm，r₂=11 000mm，2θ_i=60°，θ_in1=θ_in2=21°，β_m=30°。

由此计算出偏置椭球面M5的几何参数为：θ_out1=9.13°，θ_out2=12.60°，D5L=4678.50mm，D5=3981.58mm。

由计算结果可以看出，椭圆反射面的输出角θ_out1和θ_out2不对称，可以通过将镜面M5旋转来补偿。

图2-11　椭球镜M5的输入输出关系图

图2-12　椭球镜M5与频率选择面配置关系图

平面镜M6和M7

平面镜M6是频率选择面，M7为平面反射面，与M5的关系如图2-13所示。

图2-13　平面镜M6和M7与椭球镜M5配置关系图

平面镜的位置和尺寸取决于漏射损耗、机械布局、制造成本及加工工艺技术和加工设备的限制，在设计时重点考虑以下三方面因素：

1）电尺寸要足够大，以减小漏射损耗，尺寸越大，在给定位置的漏射损耗越小。

2）反射面离椭球面M5的焦点f´₃距离越近，在给定尺寸位置的漏射损耗越小。因此，各反射面离f´₃的距离要尽可能小，以减小漏射损耗和物理尺寸。但是，在布局中要给其他镜面留有足够的布局空间，也不要对其他镜面造成物理遮挡。

3）频率选择面的制造成本与其尺寸和开孔数量成正比，同时，要考虑加工工艺和机械设备条件的限制。

按照上述原则，采用与M1、M4相同的计算方法，可以计算出频率选择面M6和平面反射镜M7的尺寸，见表2-1。

表2-1　M6和M7平面镜参数　　单位：mm