[发明专利]一种基于局部平面的任意曲面共形阵列建模方法

说明书

本发明公开一种基于局部平面的任意曲面共形阵列建模方法，包括步骤：在选定的反射曲面上依据阵元模型优化获得各阵元的尺寸，所述阵元均共形于所述反射曲面；对所述反射曲面剖分网格，每个所述网格的两维尺寸与平面阵元间距对应设置；以任一所述阵元作为原点建立基础坐标系，获得所述反射曲面上各所述网格的网格信息；对应各所述网格的中心处建立方形平台，所述平台与所述反射曲面结合为一体；对位于原点处的所述阵元进行旋转操作和平移操作；在所述基础坐标系内，对每个所述阵元进行所述旋转操作和所述平移操作，获得整个共形阵列；本发明显著提高曲面阵列建模的效率，在大幅度减少阵元排布时间的同时也提高了建模的精确度。

技术领域

本发明涉及共形阵列建模技术领域，具体涉及一种基于局部平面的任意曲面共形阵列建模方法。

背景技术

近年来，为满足诸如通信平台、雷达观测平台等其他综合电子平台的要求，天线不断改善外形以降低天线对平台空气动力学性能的影响，共形阵列天线(Conformal AntennaArray，CAA)因为有利于提高雷达平台的隐身性能和武器装备的作战性能而成了研究热点。

共形阵是指在固定的载台表面按一定规律排布阵列单元，阵列表面和载台表面相吻合的天线。相较于平面阵，共形阵显著提高空间利用率。平面阵扫描角较大时天线口径面积因cosθ规律被压缩，增益降低；阵元间耦合的变化导致天线辐射功率锐减直到功率被完全抵消并出现“扫描盲点”。而共形阵阵元排布与载体共形，最大指向沿着曲面法向，指向更加多元化，可实现扫描角较大时保持优良性能。

在世界范围内，大型的地面相控阵雷达载体多为圆柱体、半球体及椎体等规则旋转体。然而日益增长的军事与通信需要促使复杂形状共形阵的出现。突出代表是以色列的“费尔康”雷达系统，它可用普通民航客机进行改装，在机鼻、机尾和机身两侧加装面全固态点扫描相控阵雷达实现了全空域覆盖，有效消除了机身、机翼、机尾的遮挡和干扰。采用“费尔康”系统预警机性能优越，可提供360度全向覆盖，能够全方位搜索和监视陆地、水面和空中目标。但随着载体平台外形的复杂性不断提高，现有的共形阵列建模方法对任意曲面的建模普遍速度较慢、阵元排布时间长、建模精确度低。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于局部平面的任意曲面共形阵列建模方法，包括步骤；

S1，在选定的反射曲面上依据阵元模型优化获得各阵元的尺寸，所述阵元整体共形于所述反射曲面；

S2，对所述反射曲面剖分网格，每个所述网格的两维尺寸与平面阵元间距对应设置；

S3，以任一所述阵元作为原点建立基础坐标系，获得所述反射曲面上各所述网格的网格信息；

S4，对应各所述网格的中心处建立方形平台，所述平台与所述反射曲面结合为一体；

S5，对位于原点处的所述阵元进行旋转操作和平移操作；

S6，在所述基础坐标系内，对每个所述阵元进行所述旋转操作和所述平移操作，获得整个共形阵列。

较佳的，所述网格的两维尺寸均大于所述平面阵元间距。

较佳的，所述网格信息为各所述网格的中心坐标、法向方向矢量、各节点坐标及参考方向矢量。

较佳的，所述参考方向矢量与所述网格的两个相邻节点连线方向一致。

具体的，所述步骤S4中，所述平台上表面尺寸与所述阵元下表面尺寸一致，且所述平台上表面垂直于所述法向方向矢量。

较佳的，所述步骤S5中，所述阵元旋转的过程为，使所述阵元最大辐射方向与所述网格的法向方向重合，所述阵元下表面对应边与所述参考方向一致。