双锥-平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法技术

本发明专利技术公开了一种双锥

【技术实现步骤摘要】
[0011]Step 2：对于给定的h，计算双锥中心正下方距离地面高度为h位置(坐标为(0,0,h))辐射场的极化分量，记作E1，该点与双锥中心的距离记作r1，很明显，r1+h＝H0；
[0012][0013]其中，V为施加在双锥
‑
平面线栅天线的激励电压峰值，Z为双锥平面线栅天线的特性阻抗，当锥天线锥角确定后，Z为一个常数。
[0014]Step 3：设均匀区内所有位置辐射电场的幅值相对E1的最大衰减量为D(单位为dB)，计算满足均匀区幅值要求的电场分量的最小值，记作E2；
[0015][0016]Step 4：计算双锥中心正下方辐射场强为E2的点到双锥中心距离r2；依据辐射场分布规律一，有：
[0017][0018]则：
[0019][0020]依据辐射场分布规律二，在XOZ平面内，以双锥中心为原点，以r2为半径做一个圆弧，则圆弧上任意一点辐射场水平分量均相等。
[0021]如果不考虑两侧极板和周围环境的影响，依据辐射场分布规律二，距地面高度为h的水平面内满足辐射场峰值衰减量不超过D dB的区域为一个圆形区域，圆心位于双锥中心在该平面的投影点，半径按下式计算：
[0022][0023]Step 5：计算点(0,0,h)到一侧极板的最短距离d
r
，d
r
由天线结构尺寸决定；
[0024][0025]Step 6：计算参考距离阈值r
t
。为了避免两侧极板的反射对水平极化天线辐射场均匀区的影响，参考有界波模拟器中对有效工作空间的要求，即模拟器有效工作空间的高度不能超过测点所在极板间距离的2/3。对于本专利技术讨论的双锥
‑
平面线栅天线，综合辐射电场分布和均匀区的对称性，可令：
[0026][0027]其中，l为距地面高度为h的水平面内两侧极板之间的水平距离。
[0028]Step 7：确定均匀区的范围。
[0029](1)若d
r
‑
r3≥r
t
，则距离地面高度为h的水平面内辐射场幅值衰减不超过D dB的均匀区为圆心在双锥中心投影点，半径为r3的圆形区域；
[0030](2)若0<d
r
‑
r3<r
t
，单侧极板的反射会影响均匀区的分布，并且d
r
与r3之差越小，受
到极板的影响越大。此时，参考有界波模拟器中对有效工作空间的要求，取模拟器有效工作空间的跨度为测点所在极板间距离的2/3，对应的均匀区的半径为
[0031](3)若d
r
‑
r3<0，说明在仅考虑地面影响的条件下，距离地面高度为h的水平面上双锥
‑
平面线栅天线内部所有测点辐射场幅值衰减均未超过D dB，此时只需考虑两侧线栅极板对辐射场的影响。最终均匀区范围的确定方法与(2)中相同，即双锥
‑
平面线栅天线天线内部均匀区为圆心在双锥中心投影点，半径为的圆形区域。
[0032]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法通过计算确定双锥
‑
平面线栅天线内部一定高度上辐射电场衰减量满足规定数值的区域的大小，该方法无需架设天线并测量大量辐射电场，可快速估计双锥
‑
平面线栅天线辐射均匀区的大小，为电子系统电磁环境效应研究提供了参考。
附图说明
[0033]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]图1是本专利技术实施例中分量场计算的示意图；
[0035]图2是双锥
‑
平面线栅天线辐射场均匀区域的计算流程图；
[0036]图3a是双锥
‑
平面线栅天线的正视结构示意图；
[0037]图3b是双锥
‑
平面线栅天线的俯视结构示意图；
[0038]图4是双锥
‑
平面线栅水平极化天线的模型；
具体实施方式
[0039]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0041]申请人研究发现，双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场分布遵循以下规律：
[0042]建立图1所示的坐标系，并在XOZ平面内以双锥中心点为圆心，r为半径做一个圆弧，记双锥正下方且在圆弧上的点P水平分量场为E
x
，圆弧上任意一点P1与圆锥轴线的夹角为θ，对应辐射电场记作E
θ
，E
θ
的水平分量为E
x1
，设P1距离双锥中心的垂直距离为h1，则辐射场分布具有以下规律：
[0043]辐射场分布规律一：当锥天线结构和激励电压确定时，双锥中心正下方测点辐射电场Y、Z分量均为0，极化分量X与测点到源的距离r0成反比，且极化分量场峰值可按下式计算得到：
[0044][0045]其中，V为施加在双锥
‑
平面线栅天线的激励电压，Z为双锥平面线栅天线的特性阻抗，当锥天线锥角确定后，Z为一个常数，r为双锥中心到观测点的距离。
[0046]辐射场分布规律二：水平(极化)分量的取值与θ无关，电场水平分量的等值线为同心圆环；XOZ平面内圆弧上任意一点辐射电场的水平分量幅值都相等，并且由于圆弧上测点距激励的距离相等，辐射波到达峰值的时刻也相等。即：
[0047]E
x1
＝E
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0048]辐射场分布规律三：XOZ面内同一水平线上各测点总辐射场大小相等，但方向不同，其方向为所在圆弧的切线方向。即：
[0049]E
θ1
＝E'
x1
ꢀꢀꢀ
(3)
[0050]其中，E
θ1
为P1点总辐射场，P1’
为P点在Z轴上的投影点，E
’
x1
为P1’
点处的水平分量场。
[0051]辐射场分布规律四：各分量场关于XOZ平面和YOZ平面对称分布。
[0052]辐射场分布规律五：同一水平面内，双锥中心正下方位置极化场分量最大，距离该位置越远，极化场分量幅值越小。
[0053]由此，本专利技术提出了一种双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，如图2所示，具体方法如下：
[0054]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于包括如下步骤：确定双锥
‑
平面线栅天线内部均匀区高度h的范围；对于给定的h，计算双锥中心正下方距离地面高度为h位置辐射场的极化分量E1；设均匀区内所有位置辐射电场的幅值相对所述E1的最大衰减量为D dB，计算满足均匀区幅值要求的电场分量的最小值，记作E2；计算双锥中心正下方辐射场强为E2的点到双锥中心距离r2；计算点(0,0,h)到一侧极板的最短距离d
r
；计算参考距离阈值r
t
；确定均匀区的范围。2.如权利要求1所述的双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于，确定双锥
‑
平面线栅天线内部均匀区高度范围的具体方法如下：为了避免地面对该平面内辐射波前沿和半宽的影响，按清晰时间的定义，h应满足：其中，t
w
为激励信号的脉冲宽度，v是电磁波在空气中的传播速度，一般地v＝3
×
108m/s；另外，考虑到天线结构空间的限制，h取值不应大于天线架高H0，即：h<H0。3.如权利要求2所述的双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于：对于给定的h，计算双锥中心正下方距离地面高度为h位置处辐射场的极化分量，记作E1，该点与圆锥中心的距离记作r1，r1+h＝H0；其中，V为施加在双锥
‑
平面线栅天线的激励电压峰值，Z为双锥平面线栅天线的特性阻抗，当锥天线锥角确定后，Z为一个常数。4.如权利要求3所述的双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于：设均匀区内所有位置辐射电场的幅值相对E1的最大衰减量为D dB，计算满足均匀区幅值要求的电场分量的最小值，记作E2；5.如权利要求4所述的双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于：计算双锥中心正下方辐射场强为E2的点到双锥中心距离r2，依据辐射场分布规律一，有：
则：依据辐射场分布规律二，在XOZ平面内，以双锥中心为原点，以r2为半径做一个圆弧，则圆弧上任意一点辐射场水平分量均相等；因此，如果不考虑两侧极板和周围环境的影响，距地面高度为h的水平面内满足辐射场峰值衰减量不超过D dB的区域为一个圆形区域，圆心位于双锥中心在该平面的投影点，半径按下式计算：6.如权利要求5所述的双锥
‑
平面线栅水平极化天线辐射场均匀区估算方法，其特征在于：在XOZ平面内以双锥中心点为圆心，r为半径做一个圆弧，记双锥正下方且在圆弧上的点P水平分量场为E
x
，圆弧上任意一点P1与圆锥轴线的夹角为θ，对应辐射电场记作E
θ
，E
θ
的水平分量为E
x1
，设P1距离双锥中心的垂直距离为h1，则辐射场分布具有以下规律：辐射场分布规律一：当锥天线结构和激励电压确定时，双锥中心正下方测点辐射电场Y、Z分量均为0，极化分量X与测点到源的距离r0成...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖晶，吴刚，王海洋，谢霖燊，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：