[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

说明书

本发明公开了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，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；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。本发明方法基于子阵分解的思想，采用全波方法精确考虑了相控阵天线阵元间的耦合，以及相控阵天线与频选天线罩之间的耦合，可精确求解带有频选天线罩的大型相控阵天线辐射特性。

技术领域

本发明涉及电磁兼容技术，尤其涉及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。

背景技术

频选天线罩因具有改善相控阵雷达隐身性的特点，而被越来越多应用到对隐身性要求高的舰船、飞机等平台中，但频选天线罩会对相控阵雷达天线的增益、波束扫描角等产生影响，所以需要对频选天线罩与相控阵雷达天线的一体化辐射特性进行仿真分析与优化设计。

目前，关于频选天线罩与天线的一体化辐射特性分析方法上，更多的是关注频选天线罩自身的电特性分析，而对频选天线罩与天线的一体化辐射特性分析方法关注较少，其中对频选天线罩自身的电特性分析方法方面，主要采用矩量法(MOM)、有限元(FEM)等全波方法对频选天线罩的频选单元电特性进行分析；以及采用几何光学(GO)、物理光学(PO)等高频方法，分析有限大小的频选天线罩的电特性。对频选天线罩与天线的一体化辐射特性分析方法方面，则更多采用矩量法(MOM)、有限元(FEM)等全波方法对几十个阵元级的阵列天线与频选天线罩进行一体化辐射特性进行分析，该方法无法对大型相控阵天线与频选天线罩进行一体化辐射特性分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：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，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；

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；

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，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，f_x、f_y和f_z为的直角坐标分量，分别为阵元远场辐射方向图在X、Y和Z方向的分量，这些分量为复数，同时包含幅度和相位信息；

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与辐射波束指向的关系如下：

式中为第i个阵元位置的矢径。