[发明专利]带有频选天线罩的大型相控阵天线辐射特性分析方法

权利要求书

1.一种带有频选天线罩的大型相控阵天线辐射特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定带频选天线罩的相控阵天线子阵规模

计算带有频选天线罩的相控阵阵元辐射特性时，对于相控阵天线子阵，选择以阵元为中心2λ×2λ子阵大小，对于频选天线罩子阵，选择阵元投影到频选天线罩处为中心的4λ×4λ大小的频选结构；

其中，λ为电磁波的真空波长；

2)对子阵进行辐射特性分析

采用有限元法对4λ×4λ大小的频选天线罩结构与2λ×2λ相控阵天线子阵进行一体化分析，获得子阵阵元的辐射特性；

3)根据各子阵的激励幅度和相位进行矢量合成，获得带有频选天线罩的相控阵天线辐射特性；

假设相控阵天线的阵元分布在直角坐标系的XY面上，相控阵天线的阵中心位于XY面原点处，相控阵天线的辐射波束指向为该指向对应的单位向量为相控阵天线第i个阵元的激励相位δ_i与辐射波束指向对应的单位向量的关系如下：

式中，为第i个阵元位置的矢径；

对应的直角坐标系量为(x₀,y₀,z₀),对应的直角坐标系量为(x_i,y_i,0)；

将式(6)带入式(7)，则相控阵天线第i个阵元的激励相位δ_i与辐射波束指向关系为：

考虑相控阵天线阵元的激励幅度和相位信息后，第i个阵元的辐射特性在X、Y和Z方向分量表示为：

式中，P为阵元的激励信号幅度，和为考虑频选天线罩和相控阵天线阵元间耦合影响的阵元辐射特性在X、Y和Z方向分量；A为与阵元形式有关的比例系数；

带有频选天线罩的相控阵天线辐射特性由上述各个阵元辐射特性矢量叠加而得，相控阵天线辐射特性表示为：

其中，N为相控阵天线的阵元数。

2.根据权利要求1所述的带有频选天线罩的大型相控阵天线辐射特性分析方法，其特征在于，所述步骤2)中通过有限元法对阵元的辐射特性进行分析，获得子阵阵元的辐射特性，具体如下：

用三维直角坐标系表示阵元的远场辐射特性，对采用单位功率激励的阵元远场辐射特性，观察点位置向量为为观察点方向的单位向量，对方向的观察点，为常量，远场辐射特性通过有限元法对阵元的辐射特性进行分析获得；

其中，A为与阵元形式有关的比例系数，θ和为观察点相对阵元的球坐标分量，为阵元远场辐射特性矢量，和为阵元远场辐射特性分别在X、Y和Z方向分量，阵元远场辐射分量为复数，同时包含幅度和相位信息。