[发明专利]一种基于阵元特征模式的阵列天线电性能分析方法

权利要求书

1.一种基于阵元特征模式的阵列天线电性能分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据阵元几何参数确定其特征模式信息；

(2)根据阵列天线几何参数及激励分布，构建耦合平衡方程，求解获得阵元在阵列环境中的模式激励系数；

(3)确定每一阵元在考虑互耦效应下的模式权重系数，进而根据所获模式权重系数和阵元模式电场确定阵列远区电场方向图；

(4)计算获得阵列激励端口网络参数，包括阻抗及散射参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于阵元特征模式的阵列天线电性能分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，确定阵元特征模式信息，按照如下步骤进行：

(1a)根据电场积分方程，构造广义特征值方程，求解获得第m个阵元第a阶特征值模式电流和模式电场

(1b)根据步骤(1a)所获得的阵元特征模信息，确定阵元表面总电流J^m：

式中，j为虚数单位；N^m为阵元m的模式截断数目；为模式激励系数，且满足

式中，为入射到阵元m表面S_m上的电场；

(1c)根据步骤(1a)所获得的阵元特征模信息，确定阵元总辐射电场E^m：

3.根据权利要求1所述的一种基于阵元特征模式的阵列天线电性能分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，确定各阵元在阵列环境中的模式激励系数，按照如下步骤进行：

(2a)确定阵元m在阵中环境下的模式激励系数所满足的平衡方程；

式中，M为阵元总数，Nⁿ为阵元n的模式截断数目，V_bⁿ分别为阵元n的第b阶特征值、模式激励系数，为阵元m第a阶初始模式激励系数；为模式耦合系数；

(2b)重复步骤(2a)，获得阵元m所有阶次模式所满足的平衡方程如下：

式中

式中，上标T为转置操作，算子diag生成以输入参数为对角线元素的对角矩阵，V_m、V_n分别为阵元m和阵元n的阵中模式激励系数列阵，为该阵元的初始模式激励系数列阵，C_mn为阵元n对阵元m的模式耦合矩阵，Λ_n为关于阵元n特征值的对角矩阵；

(2c)对阵列中所有阵元重复步骤(2b)，即可获得严格考虑互耦效应的各阵元的模式激励系数所满足的耦合平衡方程：

V＝V₀+CΛV

式中

Λ＝diag(Λ_n)

式中，V为阵列天线各阵元阵中模式激励系数组成的列阵，V₀为阵列天线各阵元初始模式激励系数组成的列阵，C为模式耦合矩阵，Λ为关于阵列天线各阵元特征值的对角矩阵；

(2d)求解步骤(2c)中所建立的耦合平衡方程，即可获得阵列环境中各阵元的模式激励系数V：

V＝(U-CΛ)^-1V₀

式中，U为单位矩阵。