[发明专利]一种星载阵列天线互阻抗的计算方法

权利要求书

1.一种星载阵列天线互阻抗的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)馈电源的分解：将星载天线阵列中任意两根天线的馈电电压V_i和V_j分解为零阶相序电压V⁽⁰⁾与一阶相序电压V⁽¹⁾的和与差；

(2)核函数的推导：根据步骤(1)得到的零阶相序电压V⁽⁰⁾、一阶相序电压V⁽¹⁾，分别求出V⁽⁰⁾和V⁽¹⁾对应的核函数G⁽⁰⁾和G⁽¹⁾，所述V⁽⁰⁾是当两根天线上具有幅度相等、相位相同时的驱动电压，将其标记为零阶相序电压，V⁽¹⁾是当两根天线上具有幅度相等、相位相反时的驱动电压，将其标记为一阶相序电压；

(3)电流分布的求解：根据步骤(1)得到的零阶相序电压V⁽⁰⁾、一阶相序电压V⁽¹⁾，以及步骤(2)得到的核函数G⁽⁰⁾和G⁽¹⁾，分别计算这两根天线上的电流分布I_i(z’)和I_j(z’)，z’表示天线上单位电流元相对天线中心所在的高度；

(4)互阻抗的计算：利用步骤(3)得到的电流分布I_i(z’)和I_j(z’)，根据馈电电压、电流与互阻抗之间的关系，计算天线阵列中任意两根天线之间的互阻抗，从而得到星载阵列天线的互阻抗矩阵。

2.根据权利要求1所述的星载阵列天线互阻抗的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下子步骤来实现：

(2.1)根据卫星所在高度，获取星载阵列天线周围电离层的电子密度D和碰撞频率v；

(2.2)基于两根天线之间的相对位置关系，推导出该环境下天线作用于自身的核函数G_ii以及天线i作用于天线j的核函数G_ij；

(2.3)利用步骤(2.2)得到的天线i作用于自身的核函数G_ii以及天线j作用于天线i的核函数G_ij，计算零阶相序电流对应的核函数G⁽⁰⁾与一阶相序电流对应的核函数G⁽¹⁾。

3.根据权利要求1所述的星载阵列天线互阻抗的计算方法，其特征在于，所述步骤(3)通过以下子步骤来实现：

(3.1)将零阶相序电压V⁽⁰⁾和一阶相序电压V⁽¹⁾在天线上对应产生的馈电电流分别标记为零阶相序电流I⁽⁰⁾(z’)和一阶相序电流I⁽¹⁾(z’)；

(3.2)利用步骤(2.3)得到的零阶相序电流对应的核函数G⁽⁰⁾与一阶相序电流对应的核函数G⁽¹⁾，以及天线表面满足的边界条件，分别写出零阶相序电流I⁽⁰⁾(z’)和一阶相序电流I⁽¹⁾(z’)满足的积分方程，并用矩量法计算I⁽⁰⁾(z’)和I⁽¹⁾(z’)；

(3.3)基于步骤(3.2)得到的零阶相序电流I⁽⁰⁾(z’)和一阶相序电流I⁽¹⁾(z’)，计算这两根天线上的电流分布I_i(z’)和I_j(z’)。

4.根据权利要求2所述的星载阵列天线互阻抗的计算方法，其特征在于，所述星载阵列天线周围电离层的电子密度D和碰撞频率v的计算公式为：

D(Z)＝1.43×10⁷exp(-0.15Z)exp[β(Z-H)]

v(Z)＝1.816×10¹¹exp(-0.15Z)，

其中Z表示卫星所在高度，单位为千米，H为电离层的有效反射高度，白天取值为70千米，夜间取值为87千米，本方法使用固定的系数β值0.3。