[发明专利]基于机电耦合与傅里叶变换的变形面阵天线电性能补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及基于机电耦合与傅里叶变换的变形面阵天线电性能补偿方法。

背景技术

天线广泛应用于通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中，可辐射和接收无线电波，是无线电通信中必不可少的装置。相比于单部天线，面阵天线辐射强度大、可靠性高、功能多、探测和跟踪能力强、隐身性能好，因此广泛应用于各种雷达系统、导航系统和电子对抗等领域中。

天线是雷达系统的核心组成部分，雷达系统的性能在很大程度上取决于天线的电性能。天线结构是天线电性能实现的载体，天线位移场的变化直接影响着天线电磁场在空间中的幅度和相位分布。当天线服役时，工作环境载荷如自重、雨雪、太阳照射、振动、冲击等均会改变天线结构性能，使天线产生结构误差，而天线在加工、装配过程中其结构也会产生随机误差，这均会使天线辐射单元产生位置误差，最终导致天线增益下降、副瓣抬高、指向偏差。天线电性能的降低会直接导致雷达系统性能的下降，甚至无法实现。因此，为了降低结构误差对面阵天线电性能的影响，确保雷达系统能够正常工作，必须对天线电性能进行补偿。

有源补偿方法是天线电性能补偿的主要方式，对天线电性能进行有源补偿即通过调整天线辐射单元的激励电流来补偿天线电性能的变化，因此，在有源补偿方法中，准确获得变形天线激励电流的补偿量提高变形天线的电性能，是补偿方法是否有效的关键。国内外学者在使用有源补偿方法对变形天线电性能进行补偿方面进行了很多工作，如在SvenssonB,LanneM,WingardJ,etal.Elementpositionerrorcompensationinactivephasedarrayantennas[C]//2010ProceedingsoftheFourthEuropeanConferenceonAntennasandPropagation.2010中即通过调整天线的激励电流对天线的单元位置误差进行了补偿，然而，该单元位置误差是假设服从高斯分布，并非实际工况下天线结构误差，因此，该方法得到的激励电流补偿量并不是补偿天线实际结构误差引起的电性能变化。此外，在TsaoJ.Adaptivephasecompensationfordistortedphasedarraybyminimumsideloberesponsecriteria[C]//AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium.MergingTechnologiesforthe90's.Digest.IEEE,1990:1466-1469工作中，对变形相控阵天线电性能的补偿，仅通常调整天线单元激励电流的相位来实现，然而，调整激励电流的相位只能对天线的波束指向进行补偿，天线的副瓣电平不会得到有效补偿，而激励电流的幅度与天线增益和副瓣电平等直接相关，因此，应该对激励电流的相位和幅度同时进行调整，才能够使天线的电性能满足要求。

因此，为了确保服役环境下面阵天线正常工作，如何通过调整激励电流幅度和相位，来补偿实际工况下变形面阵天线电性能已成为目前本领域目前亟待解决的技术问题。

发明内容

基于上述问题，为了补偿面阵天线在实际工作环境中电性能的下降，本发明使用阵列天线机电耦合模型，得到工作环境载荷下天线电性能的变化量，并结合FFT方法对所有的面阵天线辐射单元的激励电流幅度和相位进行调整，补偿变形阵列天线的电性能，确保了服役环境下面阵天线可以正常工作。该方法可有效解决因工作载荷导致的面阵天线电性能恶化问题，保证面阵天线在服役环境下正常工作，此外，该方法可快速实现对变形面阵天线电性能的补偿，为实时补偿天线电性能提供理论指导。