一种复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，首先建立雷达电磁拓扑模型，并将该模型分为三个耦合路径，分别为雷达天线耦合、雷达电缆线耦合以及雷达电缆线与场耦合，分别计算在复杂环境下三个耦合路径的干扰能量大小，将三个能量大小带入EMC度量模型中计算雷达收到的干扰大小；本方案从电磁拓扑出发，简化复杂的雷达系统耦合路径，并通过建立度量模型来对干扰能量进行分析和比较，可分析不同频率、不同距离以及不同对准角度等因素对雷达电磁兼容性的影响，有效提高了分析准确性，对优化雷达部署具有重要指导意义。对优化雷达部署具有重要指导意义。对优化雷达部署具有重要指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法


[0001]本专利技术涉及雷达兼容性分析，具体涉及一种复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法。

技术介绍

[0002]随着电子科学技术的发展,电磁环境逐渐变得恶劣,敏感设备越来越容易受雷达波干扰，尤其是现在有着多种用途的雷达，其对电磁兼容性有着很高的要求。在战场上，尤其是雷达林立的舰船上，雷达系统电磁兼容的好坏直接影响一场战役胜负，故研究雷达系统的电磁兼容是一个非常重要的课题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够精确考虑每个设备系统所受到的电磁干扰的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法。
[0004]技术方案：本专利技术所述的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，包括以下步骤：
[0005](1)建立雷达电磁拓扑模型，并将该模型分为三个耦合路径，分别为雷达天线耦合、雷达电缆线耦合以及雷达电缆线与场耦合；
[0006](2)分别计算在复杂环境下三个耦合路径的干扰能量大小分别为C
a
、C
b
、C
c
；
[0007](3)将三个能量大小带入EMC度量模型中计算雷达收到的干扰大小。
[0008]根据广义屏蔽概念，任何一个综合系统可以根据其屏蔽情况分解为多个相对独立的屏蔽子空间，各个子空间之间通过窗口、电缆或孔缝建立联系，本方案中，将复杂的雷达系统间电磁耦合路径进行简化，得到天线与天线、场与线以及线与线之间三种耦合路径，并建立作用距离衰减模型以及EMC度量模型，根据复杂环境下三个耦合路径的干扰能量大小带入模型中进行分析计算，可分析不同频率、不同距离以及不同对准角度等因素对雷达电磁兼容性的影响，有效提高了分析准确性，有效提高了分析精度。
[0009]优选的，在步骤(3)中，计算干扰大小的方法为，在无干扰时，雷达的最大作用距离为：
[0010][0011]在上式中，P为雷达的发射功率，G为雷达天线增益，λ为雷达发射电磁波波长，σ为目标散射截面积，S
min
为雷达最小可检测信号，L为雷达发射并接收电磁波过程中的能量损耗，此处设该值为1；
[0012]设干扰天线有m部，发射机功率分别为P
a1
、P
a2
、
…
、P
am
，干扰功率为P
c
，则雷达n收到的干扰大小P
rn
为：
[0013]P
rn
＝(P
a1
C
a1
+P
a2
C
a2
+
…
+P
am
C
am
)+(P
a1
C
b1
+P
a2
C
b2
+
…
+P
am
C
bm
)+P
c
C
c
，
[0014]在上式中，C
ai
、C
bi
分别为干扰天线i对雷达的天线耦合和场线耦合，C
c
为雷达n线线耦合。
[0015]优选的，在步骤(3)中，雷达n收到的目标信号功率P
rs
为：
[0016][0017]在上式中，R
n
为雷达n与目标之间的距离；
[0018]在受干扰的条件下，雷达收到的目标信号功率P
rs
和接收的干扰功率P
rn
需要满足：
[0019][0020]上式中，K
n
为雷达n的压制系数；
[0021]当P
rn
/S
(n)min
≤K
n
时，雷达的最大作用距离不受影响，而当P
rn
/S
(n)min
＞K
n
时，可以得到干扰下的雷达最大作用距离R'
nmax
：
[0022][0023]对上式进行归一化处理，用受干扰时的R'
nmax
与不受干扰下的R
nmax
的比值μ
n
作为雷达n的电磁兼容程度，可得该电磁兼容程度为：
[0024][0025]优选的，在步骤(2)中，计算C
a
的方法为：
[0026]首先根据理想导体构成的天线表面电场计分方程计算雷达天线的场方向图：
[0027][0028]上式中，为导体表面在点的单位矢量，为入射电场，为点的表面电流，k为波数，为并矢A为矢量磁位，用RWG基函数将目标电流展开得到线性方程组：
[0029][Z][I]＝[V]，
[0030]在上式中，Z为阻抗矩阵，I为待求电流系数，V为激励向量；
[0031]阻抗矩阵的表达式为：
[0032][0033]其中，为第m条边对应的RWG基函数，ε、μ分别为电介质常数和磁导率；将求得的电流带入电厂计分方程可得入射电场根据理想导体的边界条件：
[0034][0035]可得天线的辐射电场，运用天线远区辐射场电场强度与磁场强度关系可以求得磁场强度H：
[0036][0037]在上式中，Z0为真空波阻抗；为远区某点的坐标向量；
[0038]通过上述求得电磁场强度可得功率强度大小：
[0039][0040]在上式中，U
ave
为平均辐射强度，设辐射效率e
r
＝1，则天线的增益约等于辐射功率方向性大小：
[0041][0042]两个天线之间的耦合度C
a
为：
[0043][0044]在上式中，P
r
为雷达接收功率，P
t
为雷达发射功率，为接收雷达增益，为发射雷达增益，λ为波长，γ为天线间极化系数，R为两部雷达的距离，L为传播损耗。
[0045]优选的，在步骤(2)中，计算C
b
的方法为：
[0046]根据Schelkunoff场等效原理，满足内外等效电流切向连续，在孔缝处引入等效磁流M，腔体外的a区和腔体内b区等效磁流分别满足：
[0047][0048][0049]在上式中，为入射电场，为磁流M在腔体外产生的电场；为腔体内产生的电场，根据功率强度大小公式以及总辐射功率计算公式可得：
[0050][0051]在上式中，为与对应的磁场，为腔体内部磁场，依据等效磁流和磁场关系得：
[0052][0053]随后采用脉冲基函数将孔缝分解为P(x)
×
Q(y)块面元，即展开M，得到线性方程组：
[0054][Y
a
+Y
b
]·
[M]＝[C]，
[0055]在上式中，[M]的元素为包含位置编号为(p,q)的面元上磁流的x、y分量，即M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立雷达电磁拓扑模型，并将该模型分为三个耦合路径，分别为雷达天线耦合、雷达电缆线耦合以及雷达电缆线与场耦合；(2)分别计算在复杂环境下三个耦合路径的干扰能量大小分别为C
a
、C
b
、C
c
；(3)将三个能量大小带入EMC度量模型中计算雷达收到的干扰大小。2.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，其特征在于，在步骤(3)中，计算干扰大小的方法为，在无干扰时，雷达的最大作用距离为：在上式中，P为雷达的发射功率，G为雷达天线增益，λ为雷达发射电磁波波长，σ为目标散射截面积，S
min
为雷达最小可检测信号，L为雷达发射并接收电磁波过程中的能量损耗，此处设该值为1；设干扰天线有m部，发射机功率分别为P
a1
、P
a2
、
…
、P
am
，干扰功率为P
c
，则雷达n收到的干扰大小P
rn
为：P
rn
＝(P
a1
C
a1
+P
a2
C
a2
+
…
+P
am
C
am
)+(P
a1
C
b1
+P
a2
C
b2
+
…
+P
am
C
bm
)+P
c
C
c
，在上式中，C
ai
、C
bi
分别为干扰天线i对雷达的天线耦合和场线耦合，C
c
为雷达n线线耦合。3.根据权利要求2所述的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，其特征在于，在步骤(3)中，雷达n收到的目标信号功率P
rs
为：在上式中，R
n
为雷达n与目标之间的距离；在受干扰的条件下，雷达收到的目标信号功率P
rs
和接收的干扰功率P
rn
需要满足：上式中，K
n
为雷达n的压制系数；当P
rn
/S
(n)min
≤K
n
时，雷达的最大作用距离不受影响，而当P
rn
/S
(n)min
＞K
n
时，可以得到干扰下的雷达最大作用距离R'
nmax
：对上式进行归一化处理，用受干扰时的R'
nmax
与不受干扰下的R
nmax
的比值μ
n
作为雷达n的电磁兼容程度，可得该电磁兼容程度为：
4.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，其特征在于，在步骤(2)中，计算C
a
的方法为：首先根据理想导体构成的天线表面电场计分方程计算雷达天线的场方向图：上式中，为导体表面在点的单位矢量，为入射电场，为点的表面电流，k为波数，为并矢A为矢量磁位，用RWG基函数将目标电流展开得到线性方程组：[Z][I]＝[V]，在上式中，Z为阻抗矩阵，I为待求电流系数，V为激励向量；阻抗矩阵的表达式为：其中，为第m条边对应的RWG基函数，ε、μ分别为电介质常数和磁导率；将求得的电流带入电厂计分方程可得入射电场根据理想导体的边界条件：可得天线的辐射电场，运用天线远区辐射场电场强度与磁场强度关系可以求得磁场强度H：在上式中，Z0为真空波阻抗；为远区某点的坐标向量；通过上述求得电磁场强度可得功率强度大小：在上式中，U
ave
为平均辐射强度，设辐射效率e
r
＝1，则天线的增益约等于辐射功率方向性大小：两个天线之间的耦合度C
a
为：
在上式中，P
r
为雷达接收功率，P
t
为雷达发射功率，为接收雷达增益，为发射雷达增益，λ为波长，γ为天线间极化系数，R为两部雷达的距离，L为传播损耗。5.根据权利要求1所述的复杂电磁环境下雷达电磁兼容分析方法，其特征在于，在步骤(2)中，计算C
b
的方法为：根据Schelkunoff场等效原理，满足内外等效电流切向连续，在孔缝处引入等效磁流M，腔体外的a区和腔体内b区等效磁流分别满足：腔体外的a区和腔体内b区等效磁流分别满足：在上式中，为入射电场，为磁流M在腔体外产生的电场；为腔体内产生的电场，根据功率强度大小公式以及总辐射功率计算公式可得：在上式中，为与对应的磁场，为腔体内部磁场，依据等效磁流和磁场关系得：随后采用脉冲基函数将孔缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，吴一凡，李震，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：