[发明专利]大功率发射源主波束照射下抛物面天线耦合电平数值仿真的校模方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁兼容性预测领域，具体地指一种大功率发射源主波束照射下抛物面天线耦合电平数值仿真的校模方法。 

背景技术

抛物面天线具有结构简单、高增益等特点，广泛应用于卫星通信、高分辨率雷达中。现代舰船为了提高远程通信、目标探测和跟踪能力，也会装备卫通、抛物面雷达等设备，如果上述设备中的抛物面天线布置不当，将极易受到舰船平台上其它大功率辐射设备（如各种雷达、电子对抗系统等）的干扰，进而影响其正常的工作。因此，在舰船平台设计初期，根据天线的布置方案，通过数值仿真的手段准确预报抛物面天线的耦合电平就显得尤为重要。 

求解抛物面天线的耦合电平首先要进行口径场的计算，由于舰船平台上大功率辐射源众多，导致口径场的频率成分多。以Ku卫通天线为例，为了提高其通信信噪比及收发隔离度，该天线后端往往接有复杂的接收网络，不可避免的引起阻抗失配、传输损耗，进而对Ku卫通天线的耦合电平产生影响；同时，口径场的多频率特性也增加了耦合电平准确求解的难度。因此，在Ku卫通天线耦合电平的数值仿真时必须考虑这些因素，而设备研制方提供的技术参数比较单一、有限，很难满足抛物面天线耦合电平准确求解的需要，这直接影响了Ku卫通天线耦合电平的仿真计算精度。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种大功率发射源主波束照射下抛物面天线耦合电平数值仿真的校模方法，能够通过抛物面天线口径场和耦合电平的测试，对抛物面天线耦合电平数值仿真结果进行修正，进而获得较准确的大功率发射源主波束照射下抛物面天线的耦合电平。 

为解决上述技术问题，本发明提供的一种大功率发射源主波束照射下抛物面天线耦合电平数值仿真的校模方法，首先根据抛物面天线口径场和耦合电平的测试值，获得耦合电平仿真模型的修正系数Q；然后利用修正系数Q对抛物面天线的耦合电平仿真值V_仿进行修正，修正后的耦合电平V_修＝V_仿-Q。 

上述技术方案中，所述修正系数的获得包括如下步骤： 

1）利用大功率发射源、抛物面天线和测试天线组成测试模型； 

2）调整大功率发射源和抛物面天线的位置，使二者主波束对准；将测试天线架设于抛物面天线的中心等高处，并使测试天线与大功率发射源主波束对准且极化匹配；测试天线接入频谱分析仪； 

3）大功率发射源以频率f定波束发射，通过测试天线测得抛物面天线的口径场E(f)； 

4）将测试天线移走，使大功率发射源和抛物面天线主波束对准且极化匹配；抛物面天线的射频输出端接入频谱分析仪； 

5）大功率发射源以频率f定波束发射，测得抛物面天线的耦合电平V(f)； 

6）根据式Q(f)=E(f)-V(f)+12.8+10lgR+G-20lgf，计算出修正系数Q(f)，式中，G为抛物面天线增益，单位为dB；E(f)的单位为dBV/m，V(f)的单位为dBV，R为终端负载的阻抗，单位为Ω，对于频谱分析仪等仪表，通常为50Ω，频率f的单位为MHz，频率f的单位为MHz。 

步骤6）中的公式的简要推导如下： 

频谱分析仪测得的耦合功率P为： 

而天线通过空间场耦合传递到负载的功率还可表示为： 

式中，q为修正系数，A_e为天线有效口径，η为电磁波自由空间波阻抗，为377Ω，λ为电磁波波长。 

令上述两个关系式相等，得到： 

用λ=c/f将波长转换成频率（c=3.0×10⁸m/s），通过对上式两边取10lg并将表达式用分贝表示，即得 

Q(f)=E(f)-V(f)+12.8+10lgR+G-20lgf。 

上述技术方案中，所述抛物面天线的耦合电平仿真值的计算方法为：首先，分别建立大功率发射源和抛物面天线的仿真模型；然后计算抛物面天线不存在时大功率发射源的口径场；最后去掉大功率发射源，以上述口径场作为等效源，导入抛物面天线的仿真模型，计算得到抛物面天线的耦合电平V_仿。 

本发明的有益效果在于：整个方法操作简便、快速、准确；由于上述耦合电平仿真模型的修正系数是将抛物面天线自身损耗、天线与后端连接器等失配引起的损耗以及传输线的损耗，通过测试的方法获得，所以该修正系数虽然是在主波束对准的情况下测得，但同样适用 于非主波束对准情况下耦合电平仿真值的修正。 

附图说明

图1为本发明一个实施例中大功率发射源、抛物面天线和测试天线的相对位置示意图；