[发明专利]一种阵列天线辐射场和散射场综合低副瓣快速实现方法

摘要

本发明公开了一种阵列天线辐射场和散射场综合低副瓣快速实现方法，包括1)确定阵列天线结构参数、电磁工作参数，以及阵面布局参数；2)确定阵列天线初始的稀疏排布方案，得到阵列天线单元稀疏排布矩阵；3)计算阵列天线的辐射场和散射场口面相位差；4)计算阵列天线的辐射方向图函数，并计算此稀疏排布方案下阵列天线辐射场的最大副瓣电平；5)计算阵列天线的散射方向图函数，并计算此稀疏排布方案下阵列天线散射场的最大副瓣电平；6)判断此阵列天线稀疏排布方案下的辐射场和散射场是否同时满足低副瓣要求，直至得到同时实现阵列天线辐射场和散射场低副瓣要求的最优稀疏排布方案。此方法可同时实现阵列天线辐射场和散射场的低副瓣性能。

主权项

一种阵列天线辐射场和散射场综合低副瓣快速实现方法，其特征在于，包括如下过程：(1)根据平面等间距矩形栅格阵列天线的结构形式，确定阵列天线结构参数、电磁工作参数，以及阵面布局参数；(2)根据阵列天线结构参数和阵面布局参数，给出阵列天线初始的稀疏排布方案，得到阵列天线单元稀疏排布矩阵；(3)根据阵列天线的结构参数和电磁工作参数，利用阵列天线单元排布参数，计算阵列天线的辐射场和散射场口面相位差；(3a)设等间距矩形栅格排列的阵列天线阵中，观察点P相对于坐标系O‑xyz所在的方向以方向余弦表示为(cosφx,cosφy,cosφz)，则得到观察点P相对于坐标轴的夹角与方向余弦的关系为(3b)设等间距矩形栅格排列的阵列天线横向和纵向栅格间距分别为dx和dy，则得到相邻两栅格(i,j)和(i‑1,j‑1)处的天线单元在目标处沿x轴、y轴和z轴的空间相位差分别为ΔΦxi,j=kr·dx·cosφxΔΦyi,j=kr·dy·cosφyΔΦzi,j=0]]>其中，kr＝2π/λr为空间波常数；λr为天线电磁波波长；(3c)得到第(m,n)个栅格处的天线单元相对于第(1,1)个栅格处的天线单元的辐射场相位差ΔΦrmn为阵列天线中天线单元之间的散射场相位差是辐射场天线单元之间相位差的两倍，则得到等间距矩形栅格阵列天线中，第(m,n)个栅格处的天线单元相对于第(1,1)个栅格处的天线单元的散射场相位差ΔΦsmn为ΔΦsmn=2·(ΔΦxm,n+ΔΦym,n+ΔΦzm,n)=2·ks·[(m-1)·dx·cosφx+(n-1)·dy·cosφy]]]>其中，ks＝2π/λs为散射场空间波常数，λs为雷达探测波波长；分别表示第(m,n)个栅格处的天线单元相对于第(1,1)个栅格处的天线单元沿x轴、y轴和z轴的空间相位差；(3d)将等间距矩形栅格阵列天线中，每个栅格处的天线单元相对于阵列中第(1,1)个栅格处的天线单元辐射场相位差和散射场相位差，按照阵列天线栅格编号的顺序存储成矩阵的形式，即得阵列天线的辐射场口面相位差和散射场口面相位差；(4)结合阵列天线辐射场口面相位差，以及阵列天线单元稀疏排布矩阵，计算阵列天线的辐射方向图函数，并根据阵列天线辐射方向图函数计算此稀疏排布方案下阵列天线辐射场的最大副瓣电平；(5)结合阵列天线散射场口面相位差，以及阵列天线单元稀疏排布矩阵，计算阵列天线的散射方向图函数，并根据阵列天线散射方向图函数计算此稀疏排布方案下阵列天线散射场的最大副瓣电平；(6)根据阵列天线设计指标，判断此阵列天线稀疏排布方案下的辐射场和散射场是否同时满足低副瓣要求；若满足，则此阵列天线稀疏排布方案即为同时实现阵列天线辐射场和散射场低副瓣的最优稀疏排布方案；否则，根据前一次辐射场和散射场最大副瓣电平值，通过交叉和变异的方法更新阵列天线单元稀疏排布矩阵，并重复步骤(3)至步骤(6)直至满足要求。