[发明专利]一种阵列天线方向图的测量方法、设备、系统

权利要求书

1.一种阵列天线方向图的测量方法，其特征在于，所述阵列天线包括N个阵元，所述测量方法包括如下步骤：

S1.获得所述阵列天线的阵元的阵中方向图以及阵中方向图中心的位置，其中，所述阵中方向图通过测量获得，或者基于阵列天线的物理参数或/和机械模型或/和仿真模型通过仿真获得，所述阵列天线的物理参数包括天线形式和阵列结构；

S2.馈入端口激励I；

S3.获得M个测量点的位置以及阵列天线在M个测量点处的电/磁场的测量数据E，所述测量数据E包含幅度和相位信息，M≥N/3；

S4.根据所述阵中方向图、阵中方向图中心的位置、测量点的位置以及测量数据E获得口径场激励I′，其中，所述步骤S4中阵中方向图、阵中方向图中心的位置、测量点的位置、测量数据E以及口径场激励I′满足关系式：E＝YI′，其中，E是所述M个测量点测得的电/磁场，为M×1的矩阵，Y是阵元到测量点的幅相变换矩阵，Y根据阵中方向图、阵中方向图中心的位置以及测量点的位置获得；

S5.根据所述的口径场激励I′、阵中方向图、阵中方向图中心的位置以及目标位置获得所述阵列天线在目标位置处的方向图E′；

所述步骤S5中口径场激励I′、阵中方向图、阵中方向图中心的位置、目标位置以及所述阵列天线在目标位置的方向图E′满足关系式：E′＝(I′)^TX，其中，E′代表某一个目标位置的电/磁场，E′为矢量，X是阵元到目标位置的幅相变换矩阵，X根据阵中方向图、阵中方向图中心的位置以及目标位置获得，()^T表示转置；以任意参考点为原点建立球坐标系，第n个阵元的阵中方向图中心的位置的坐标为(R_n，θ_n，φ_n)，n＝1，2，...，N，第n个阵元的阵中方向图表示为f_n(θ，φ)，第m个测量点的位置的坐标为(R′_m，θ′_m，φ′_m)，m＝1，2，...，M，所述阵元到测量点的幅相变换矩阵Y为

是第n个阵元在第m个测量点的位置的幅相变换因子，其中，(θ′_mn，φ′_mn)是第m个测量点的位置相对于第n个阵元的阵中方向图中心的位置所在的角度，f_n(θ′_mn，φ′_mn)是第n个阵元在(θ′_mn，φ′_mn)角度的阵中方向图信息，包含幅度和相位信息，是对第n个阵元的阵中方向图在第m个测量点的位置进行的相位修正，是第m个测量点的位置指向第n个阵元的阵中方向图中心的位置的矢量的模长，k是电磁波传播常数；

所述阵元到目标位置的幅相变换矩阵X为

是第n个阵元在目标位置的幅相变换因子，其中，(θ_n，φ_n)是目标位置相对第n个阵元的阵中方向图中心的位置所在的角度，f_n(θ_n，φ_n)是第n个阵元在(θ_n，φ_n)角度的阵中方向图信息，包含幅度和相位信息，是对第n个阵元的阵中方向图在目标位置进行的相位修正，是目标位置指向第n个阵元的阵中方向图中心的位置的矢量的模长，k是电磁波传播常数。

2.根据权利要求1所述的阵列天线方向图的测量方法，其特征在于，定义以单个阵元为圆心，xλ为半径的圆为该单个阵元的耦合区，其中x为不小于1的实数，λ为阵列天线工作频率的波长，对任意两个阵元而言，如果其耦合区内的阵元数量和位置分布相同，则认为所述两个阵元的阵中方向图相同。

3.根据权利要求1所述的阵列天线方向图的测量方法，其特征在于，所述阵列天线各阵元的阵中方向图相同，f₁(θ，φ)＝f₂(θ，φ)＝…＝f_N(θ，φ)＝f(θ，φ)，所述阵元到测量点的幅相变换矩阵Y为

所述阵元到目标位置的幅相变换矩阵X为

4.根据权利要求1，2，3中任一所述的阵列天线方向图的测量方法，其特征在于，所述测量点位于阵元的辐射远场。