对于高纬度地区国家,将卫星置于椭圆轨道比地球同步轨道(GEO)更具优势。而在椭圆轨道上,星载天线对地面的覆盖范围及覆盖区内信号电平随着卫星的轨道运动会发生改变。为了保证卫星在轨道不同位置的传输信息质量和对服务区良好地覆盖,星载天线方向图波束的宽窄必须随着卫星运动相应改变——即“变焦”。因此,“变焦技术”具有很强的工程需求和很广的应用前景。针对需求,本文对Ka波段光学变焦反射面天线进行了研究与设计。首先,本文介绍了变焦天线的国内外研究现状,对各种变焦天线按形式进行分类。将涉及到的关键技术进行了简要分析,并结合文献比较了不同技术之间的优缺点。调研发现,利用光学变焦原理设计反射面天线的研究很少。公开发表的文献中,只有Howard Luh提出了双反变焦天线设计,但是并没有做详细分析。因此,我们将光学变焦的思想引入设计中,开展反射面变焦天线的研究。其次,文章概述了反射面天线的基本理论和光学变焦的基本原理,具体介绍了球面和抛物面天线的几何特性与反射面天线的分析方法,还介绍了球面近轴区的成像特性和双镜变焦系统基本原理,为后期的设计提供了理论依据。接下来,我们在总结和吸收中外文献中相关研究成果的基础上,进一步研究和设计了共轴、离轴双反射面光学变焦天线。文章总结了两种形式天线设计方法流程,详细分析了各参数的选取依据。我们还利用反射面分析软件GRASP建立仿真模型,对两种天线的电特性进行了对比和分析。最后,基于光学变焦系统原理,我们创新地提出并设计了共轴、离轴三反射面光学变焦天线。弥补了双反天线在变焦过程中需要移动馈源或主反射面的缺陷。文章详细地介绍了这两种天线设计的思路与具体步骤,同样分析了各个参数的选取依据,并利用GRASP对天线性能进行仿真分析,对比研究了双反射面和三反射天线的优缺点。此外,我们运用MATLAB GUI设计了用户界面,用于计算变焦参数和动态演示变焦轨迹。