[发明专利]一种大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估方法

说明书

本发明公开了一种大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估方法。其方法为：1)根据波长系数典型值计算大型紧耦合阵列对应的最小特征阵的规模。2)在电磁仿真软件中建立最小特征阵模型，其然后对最小特征阵进行全波仿真，得到各个阵元的有源驻波。3)对最小特征阵规模进行验证。4)大型阵列与最小特征阵中相应位置的阵元性能进行等效，中心阵元性能可与周期边界阵元等效，从而得到大型阵列中各个阵元的有源驻波。本发明在避免对大阵进行全波仿真解决计算时间和资源受限问题的同时可以较为快速、准确地得到大型紧耦合阵列各个阵元的有源驻波，从而指导大型紧耦合阵列的设计。

技术领域

该发明涉及相控阵天线领域，具体涉及一种大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估方法。

背景技术

在宽带宽角阵列的设计中，考虑“栅瓣”与“阵元间距”的矛盾和阵元间的耦合，大多采用紧耦合阵列形式，其利用阵元间耦合使阵列达到宽频带性能。与普通阵列相比，紧耦合阵列的阵元间具有更强的耦合，这导致阵列中不同位置的阵元有源驻波形态各异。对于大功率发射阵来说，工程上有源驻波是一个很重要的指标。如果驻波性能太差，端口处反射严重，将会损坏功放。所以需要每一个阵元，包括扫描状态下的有源驻波达到指标。

为了得到大型紧耦合阵列中各个阵元的有源驻波，目前公开发表的文献中一般采用以下两种方法：

1)利用电磁仿真软件对整个阵列进行全波仿真，得到各个阵元的有源驻波。该方法受到计算时间和计算机计算能力的限制。

2)在电磁仿真软件中，对单元或者某一方向线阵设置周期边界，以其有源驻波评估大型阵列有源驻波。这种方法对于距离边缘较远的阵元的评估较为准确，但是位于边缘的阵元由于缺少一部分耦合，其有源驻波与该方法所得结果会有较大差异。

因此，针对上述问题，有必要提出一种高效准确的大型紧耦合阵列的有源驻波评估方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估方法，能够准确高效地评估大型紧耦合阵列中各个阵元的有源驻波，从而指导大型紧耦合阵列的设计，提高设计效率，降低设计难度。

本发明的大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估方法包括如下步骤：

步骤1，根据具体的天线形式及布阵形式的波长系数典型值计算大型紧耦合阵列对应的最小特征阵的规模，其中最小特征阵是指反映大型紧耦合阵列性能的最小规模阵列；

步骤2，在电磁仿真软件中建立最小特征阵模型，然后对最小特征阵进行全波仿真，得到各个阵元的有源驻波；并对大型紧耦合阵列中的任一单元天线设置周期边界，仿真得到其驻波；其中，最小特征阵模型中的单元天线形式、阵元间距及布阵形式均与大型紧耦合阵列相同；

步骤3，对最小特征阵规模进行验证，若验证符合要求，则转入步骤4，否则，调整波长系数，转入步骤1；

步骤4，将大型紧耦合阵列的边缘阵元性能分别与最小特征阵中相应位置的阵元性能进行等效，将大型紧耦合阵列的中心阵元性能均与周期边界阵元性能进行等效，得到大型紧耦合阵列中各个阵元的有源驻波；

完成大型紧耦合阵列有源驻波的快速评估。

其中，步骤1中波长系数典型值根据具体的天线形式及布阵形式选取范围为0.8～1.5。

其中，步骤3中对最小特征阵规模进行验证，具体为：

对比最小特征阵的中心阵元有源驻波是否与设置的周期边界的阵元驻波相符。

本发明相比现有技术的有益效果为：

本发明用一个可进行全波仿真的小型阵列的有源驻波来快速、准确地评估大型紧耦合阵列各个阵元的有源驻波，避免了大型阵列的全波仿真，解决了计算时间和资源受限的问题，从而指导大型紧耦合阵列的设计，提高设计效率，降低设计难度。

附图说明