[发明专利]基于机电耦合理论的变形阵列天线远场方向图分析方法

摘要

本发明公开了一种基于机电耦合理论的变形阵列天线远场方向图分析方法，包括阵列天线结构几何模型建立；阵列天线结构有限元模型的建立；辐射单元位置坐标的提取；根据辐射单元位置坐标计算辐射单元的空间相位参数以及考虑互耦效应的等效激励参数，最后根据阵列天线远场方向图计算表达式得到变形阵列天线辐射远场方向图，据此可求解相关电磁性能参数，分析结构变形对阵列天线电性能的影响关系。本发明可精确分析变形阵列天线辐射特性，对于实际工作中的阵列天线电性能分析具有很强的工程意义。

主权项

1.基于机电耦合理论的变形阵列天线远场方向图分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据天线的实际工程需求，确定阵列天线结构几何参数以及材料参数；(2)根据阵列天线结构几何参数与材料参数，建立阵列天线结构几何模型；(3)根据阵列天线结构几何模型及其工作环境，建立结构有限元分析模型；(4)根据阵列天线的结构有限元模型，确定变形阵列天线辐射单元位置坐标；(5)由辐射单元位置坐标，确定辐射单元空间相位参数以及考虑互耦效应的等效激励值；(6)根据辐射单元空间相位参数及其等效激励值，计算阵列天线远场方向图，分析其辐射特性；所述步骤(5)中，确定辐射单元空间相位参数以及考虑互耦效应的激励值，按照如下步骤进行：(5a)根据步骤(4)中获得的变形阵列天线辐射单元位置坐标，按照下式计算第i个辐射单元空间相位参数：其中，j为虚数单位，k为电磁波在自由空间中的传播常数，为第i个单元位矢，为辐射空间单位向量；(5b)根据步骤(4)中获得的变形阵列天线辐射单元位置坐标，按照下式计算考虑互耦效应的辐射单元激励值：I_d＝C_dI₀其中，为天线变形后辐射单元等效激励矩阵，为天线变形前辐射单元激励矩阵，C_d为考虑变形信息的阵列天线互耦矩阵；所述步骤(6)中，根据辐射单元空间相位参数以及等效激励值，确定变形阵列天线远场方向图，按照以下步骤进行：(6a)根据步骤(5a)计算得到辐射单元空间相位参数，确定如下矩阵M_d＝[f₁SP₁,f₂SP₂,…,f_NSP_N]^T式中，f_i、SP_i分别为第i个辐射单元的单元方向图与空间相位因子，i＝1～N；(6b)根据步骤(5b)计算结果以及步骤(6a)计算结果，利用下式计算变形阵列天线远场方向图：式中，M_d矩阵由步骤(6a)给出，I_d为天线变形后辐射单元等效激励矩阵；(6c)根据步骤(6b)计算变形阵列天线远场方向图，获得第一副瓣电平参数。