本发明专利技术公开了一种快速提取天线-罩系统电性能参数的方法，首先设置天线、天线罩、参数，进行天线口面剖分；然后，利用近场辐射公式计算天线在罩内壁的电场与磁场，利用等效传输线理论分别计算电磁波在不同极化条件下的传输系数，根据罩内壁电磁场以及传输系数求得罩外表面的电场和磁场；最后通过罩外表面积分和远区辐射公式得到罩外远区电场辐射方向图，得到天线罩的各项电性能参数。本发明专利技术同现有方法相比，将各种天线口面场、各款天线罩模型、各种罩壁结构都等放入相应的库，方便提取调用；控制全局结果的存储；成果图形显示输出；提高了天线罩电性能研究行业查看输出成果的综合效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及，属于雷达天线技术领 域。
技术介绍
随着电子技术的发展，天线罩已经成为天线系统的重要组成部分。天线罩应满足 综合体电气指标、机械结构强度、抗候性能、使用寿命W及工艺制造成本等复杂的相互矛盾 的要求。 现阶段天线罩理论计算分析主要分为解析方法、低频算法、高频算法。解析方法公 式推导繁琐复杂，对于非规则的复杂天线罩就很难或者无法得到准确的求解公式。低频算 法使用全波分析方法分析结构电磁特性，可W对任意结构形状进行有效分析，其精度高、计 算准确，但是运算量大，计算速度慢。目前雷达天线通常工作在较高频段，天线罩电尺寸大， 使用低频算法在短时间内更加难W完成，而高频算法能够在计算误差可接受范围内大大提 高计算速度。物理光学法又称为口面剖分-表面积分法，作为一种能够满足一定的精度要 求，又能够满足普通仿真需求的高频计算方法，被广泛应用于天线罩分析与设计中。 许多电磁仿真软件可用于带罩天线性能计算，如CST、FEK0、HFSS等，但当天线罩尺 寸结构较大时存在内存消耗大，时间长等问题，且工作量大，例如改动某一项天线罩结构参 数便需要重新建模仿真计算。所W需要一款专用于天线-罩系统电性能预测的软件，用户根 据软件界面提示输入天线和天线罩参数，由软件实时完成成果展示并存储结果于指定文件 夹中。 现有的分析天线-罩系统电性能参数方法由于没有完成系统的软件设计，存在W 下问题:天线口面不能任意选择，天线罩参数设置过程复杂，计算结果需要手动存储，计算 进度不可知。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供。 本专利技术为解决上述技术问题采用W下技术方案：[000引本专利技术提供，具体步骤如下： 步骤1，确定天线口面场，设置天线工作频率，天线偏移天线罩中屯、的坐标，水平及 俯仰偏转角度； 步骤2,确立天线罩3D几何模型，并对模型进行网格剖分;确定罩壁结构，并设置各 层介质电参数； 步骤3,确定天线罩外远区场观察位置，扫描角范围及扫描步长； 步骤4,利用剖分的天线口面场数据，根据近场福射公式，计算天线在天线罩内壁 的电场和磁场;利用等效传输线理论，计算电磁波在不同极化方式下传输系数;将天线罩内 壁电磁场分解成垂直极化和水平极化分量，利用对应传输系数得到天线罩外壁垂直极化和 水平极化下的电磁场，通过不同极化分量的矢量合成得到天线罩外表面电场和磁场的合成 场； 步骤5,通过天线罩外表面积分和福射公式，得到有天线罩情况下，在观察方向上 的福射远场； 步骤6,计算无罩时天线在观察方向上产生的福射远场;比较有罩和无罩时的远区 电场方向图，并提取不同扫描角下电性能参数。 作为本专利技术的进一步优化方案，步骤2中使用CATIA软件建立天线罩3D几何模型， 并使用PATRAN软件对模型进行网格剖分。 作为本专利技术的进一步优化方案，步骤3中天线罩外远区场，距开口面处的距离为r， 其中，r〉D2A，D为天线口面直径，λ为工作波长。 作为本专利技术的进一步优化方案，步骤4中利用剖分的天线口面场数据，根据近场福 射公式，计算天线在天线罩内壁各剖分块上产生的电场和磁场，具体为： 其中，k代表在如的空间距离内包含的波长数；;异表示r方向的单位矢量；5是口面 的法线方向即??Μ波的福射方向；若和孩分别代表天线口面上某点处的电场和磁场;μ代表 磁导率，ε代表介电常数;E(x'，y'，z'）和H(x'，y'，z'）分别代表天线在天线罩内壁某剖分块 中屯、点（x'，y'，z'）处产生的电场和磁场值;r代表天线口面中某个剖分块中屯、点到近场福 射点的距离。 作为本专利技术的进一步优化方案，步骤1中还包括由FEK0或者HFSS软件建立天线的 模型。 本专利技术采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果： (1)天线口面参数可W任意选择，天线罩参数设置过程简单，所有的参数设置都在 界面显示，方便用户使用； (2)计算结果能够根据用户制定路径完成存储，无需进行繁琐的图像保存，且计算 过程中实时显示输出成果. (3)在软件界面设计进度条，可W实时显示计算进度，便于用户了解计算情况。【附图说明】 图1为本专利技术一种天线-罩系统电性能参数计算及成果显示的方法的流程图。 图2(a)为标准角锥卿趴天线口面电场模型。图2(b)为标准角锥卿趴天线口面磁场模型。 图2(c)为标准角锥卿趴天线等效口面电场网格剖分后模型。 图2(d)为标准角锥卿趴天线等效口面磁场网格剖分后模型。 图3(a)为由CATIA建立的正切卵形天线罩模型。 图3(b)为由PATRAN对正切卵形天线罩进行网格剖分后的模型。 图4为多层介质的等效传输线模型。 图5为计算天线罩某剖分块外电场和磁场的过程示意图。 图6为本专利技术的软件实现流程。 图7为本专利技术实施例中使用的正切卵形天线罩截面示意图。 图8(a)为本专利技术实施例中得到的电性能参数结果一一方向图。 图8(b)为本专利技术实施例中得到的电性能参数结果一一透波率。 图8(c)为本专利技术实施例中得到的电性能参数结果一一插入相位移。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明： 如图1所示，本专利技术公开了一种天线-罩系统电性能参数计算及成果显示的方法， 包括W下步骤： 步骤1，确定天线口面场，设置天线工作频率，天线偏移天线罩中屯、的坐标，水平及 俯仰偏转角度； 步骤2,确立天线罩3D几何模型，并对模型进行网格剖分;确定罩壁结构，并设置各 层介质电参数； 步骤3,确定天线罩外远区场观察位置，扫描角范围及扫描步长； 步骤4,利用剖分的天线口面场数据，根据近场福射公式，计算天线在天线罩内壁 的电场和磁场;利用等效传输线理论，计算电磁波在不同极化方式下传输系数;将天线罩内 壁电磁场分解成垂直极化和水平极化分量，利用对应传输系数得到天线罩外壁垂直极化和 水平极化下的电磁场，通过不同极化分量的矢量合成得到天线罩外表面电场和磁场的合成 场； 步骤5,通过天线罩外表面积分和福射公式，得到有天线罩情况下，在观察方向上 的福射远场； 步骤6,计算无罩时天线在观察方向上产生的福射远场;比较有罩和无罩时的远区 电场方向图，并提取不同扫描角下电性能参数。 在上述步骤1中，选择天线类型，设置天线各项参数。如图2(a)至2(d)所示，该卿趴 天线模型由FEK0或者HFSS等商用软件建立，计算天线福射方向某块矩形或圆形口面的电场 和磁场数据，用于等效原天线。其他类型天线同理计算等效口面，所有天线的等效口面场数 据存储在天线库中供用户选择。用户完成口面场选择后，进行天线工作频率、天线偏移天线 罩中屯、的坐标、水平及俯仰偏转角度等参数设置。[00例如图3(a)和3(b)所示，步骤2中使用CATIA软件建立天线罩3D模型，并使用PATRAN 软件对模型进行Ξ角网格剖分，将导出的网格数据存储于天线罩模型库中，供用户选择。将 罩壁蒙皮及忍层介质层数N，各层的相对介电常数Eu，j = l，. . .，N，各层的损耗角正切tanSj 和各层厚度山，j = l，...，N等信息W文本形式存储于罩壁结构库中，供用户直接选择，如表 1所示。表1天线罩壁各层相对介电常数及厚度~步骤4具体过程为:使用天线口面场数据，如图2(b)所示，再利用近场福射公式计 算天线等效口面在天线罩内壁各剖分块上产生的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种快速提取天线‑罩系统电性能参数的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定天线口面场，设置天线工作频率，天线偏移天线罩中心的坐标，水平及俯仰偏转角度；步骤2，确立天线罩3D几何模型，并对模型进行网格剖分；确定罩壁结构，并设置各层介质电参数；步骤3，确定天线罩外远区场观察位置，扫描角范围及扫描步长；步骤4，利用剖分的天线口面场数据，根据近场辐射公式，计算天线在天线罩内壁的电场和磁场；利用等效传输线理论，计算电磁波在不同极化方式下传输系数；将天线罩内壁电磁场分解成垂直极化和水平极化分量，利用对应传输系数得到天线罩外壁垂直极化和水平极化下的电磁场，通过不同极化分量的矢量合成得到天线罩外表面电场和磁场的合成场；步骤5，通过天线罩外表面积分和辐射公式，得到有天线罩情况下，在观察方向上的辐射远场；步骤6，计算无罩时天线在观察方向上产生的辐射远场；比较有罩和无罩时的远区电场方向图，并提取不同扫描角下电性能参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹群生，眭韵，王毅，李高生，明永晋，李豪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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