一种通过天线罩反射波特性进行天线罩烧蚀的探测方法技术

本发明专利技术涉及一种时域信号探测烧蚀天线罩，经过天线罩反射回波信号推断烧蚀天线罩烧蚀厚度的研究方法。依赖电磁仿真软件，建立烧蚀前与烧蚀后的天线罩模型，并且构建天线阵探测烧蚀的整个过程。如此，就可以通过仿真得到不同烧蚀情况下的回波信号。由此，本发明专利技术即给出了一种在已知天线罩端口的接收回波信号的前提下，快速估算天线罩烧蚀区范围和烧蚀厚度的方法，为实际天线罩烧蚀情况的检测和电性能变化分析奠定技术基础。化分析奠定技术基础。化分析奠定技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种通过天线罩反射波特性进行天线罩烧蚀的探测方法


[0001]本专利技术涉及一种时域信号探测烧蚀天线罩，经过天线罩反射回波信号推断烧蚀天线罩烧蚀厚度的研究方法，属于仿真建模


技术介绍

[0002]天线罩可以定义为保护天线免受外界环境影响的透波窗，是一种结构紧凑、防风雨的外壳，可以保护微波和雷达天线不受冰、冻雨、风和碎片的影响，是现代高速飞行器电子系统不可或缺的组成部分，它在各种军事和民用设施中有着广泛的应用。天线罩结构形状因天线所处的工作环境不同而异。天线罩也会受到外界环境影响，例如地面罩会受到风尘、雨雪、冰雹、盐雾等环境因素侵扰。对于空载导弹罩，为了保证其良好的气动性能，一般选用流线型的外形，在高速飞行过程中，会受到高温烧蚀、腐蚀、磨损、空气力学影响等，造成天线表面结构形态发生变化，从而影响了天线阵+天线罩的透波特性和BSE等电性能参数。
[0003]针对高温烧蚀造成天线罩结构形态发生复杂变化，导致阵罩系统的透波特性、BSE等指标发生严重偏差的问题，利用FDTD时域有限差分算法仿真天线阵+天线罩以及烧蚀结构模型，通过设置天线阵汇聚波束扫描过程的电磁场辐射特性，利用时域信号分析技术分析烧蚀天线罩散射回波的机制，分析多通道回波时间、频谱、强度、接收端口位置等特性，设计和实现根据反射回波建立逆推烧蚀情况下天线罩系统自我检测的方法，推导出烧蚀天线罩的烧蚀厚度和大致范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：设计和实现根据天线罩反射回波建立逆推烧蚀情况的计算方法，利用端口接收时域信号信息推导出烧蚀天线罩的烧蚀厚度。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是提供了一种利用时域信号分析技术分析烧蚀天线罩反射回波的机制，分析多通道回波信号，推导烧蚀天线罩的厚度的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1、建立天线罩以及烧蚀结构模型；
[0007]步骤2、建立天线阵，以及端口信号设置；
[0008]步骤3、仿真烧蚀天线罩，设置天线阵发射时域信号，时域信号波束产生汇聚作用，汇聚到天线罩顶点：
[0009]步骤301、设置天线罩初始烧蚀厚度，端口时域波形为高斯脉冲，仿真计算得到不同阵列端口的时域回波信号。
[0010]步骤302、重复步骤301，修改天线罩烧蚀厚度，仿真不同烧蚀厚度下天线阵端口接收的时域回波信号。
[0011]步骤4、仿真非烧蚀天线罩，重复步骤3计算出非烧蚀天线罩的天线阵列端口的接收时域回波信号；
[0012]步骤5、将步骤3和步骤4得到的不同角度下端口时域信号进行对比分析，可以看出时域上存在时延差异，将时域信号进行空间傅里叶变换，频域上存在频移差异，可通过时延或者频移，确定不同烧蚀厚度与反射信号的对应关系。
[0013]步骤6、将步骤3和步骤4得到的不同角度下端口时域信号进行对比分析，将烧蚀情况和非烧蚀情况的天线端口接收回波信号相减，得到差值信号；
[0014]步骤7、将步骤6得到的每个端口的差值信号做傅里叶变换，得到频域差值信号，再将每个频点的差值信号做空间傅里叶变换，得到不同空间角度的差值信号；
[0015]步骤8、将步骤7得到的不同角度、不同频点的差值信号做二维成像处理，形成天线罩烧蚀区域的影像，得到该天线罩烧蚀区域的大致范围。
[0016]优选地，步骤1中，天线罩模型包括但不限于平板型，尖锥型以及其他任意形状的天线罩，在此模型基础上建立烧蚀结构，平板罩烧蚀罩均匀烧蚀，尖锥天线罩顶端烧蚀厚度最大，烧蚀厚度从天线罩顶端往下逐渐变小，与非烧蚀区实现连续过度。
[0017]优选地，步骤2中，天线阵列个数根据天线罩口面的大小来确定，天线阵端口的时域信号是宽频信号，包括但不限于高斯脉冲，啁啾信号。
[0018]优选地，步骤3中，天线罩烧蚀厚度范围为0.05个波长到1.5个波长。
附图说明
[0019]图1为平板天线罩烧蚀的仿真模型；
[0020]图2为平板天线罩烧蚀与非烧蚀情况下时域信号对比图；
[0021]图3为平板天线罩烧蚀厚度与时域时延特征图；
[0022]图4为尖锥天线罩烧蚀的仿真模型；
[0023]图5为尖锥天线罩烧蚀与非烧蚀情况下时域信号对比图；
[0024]图6为尖锥天线罩烧蚀厚度与时域时延特征图；
[0025]图7为尖锥天线罩烧蚀区域影像图；
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本专利技术所附权利要求书所限定的范围。
[0027]以下术语被使用在本专利技术中：
[0028]1)时域信号：描述物理信号对时间的关系，信号的时域波形表达信号随着时间的变化。
[0029]2)频域信号：描述物理信号对频率的关系，信号的频域波形表达信号的不同频率成分的大小。
[0030]3)回波信号：发射天线发出的电磁波到达天线罩壁后反射回到接收天线端口，被接收天线接收的信号。
[0031]4)差值信号：天线罩有烧蚀状态下的回波信号减去无烧蚀状态下的回波信号得到的结果；
[0032]5)烧蚀区：烧蚀状态下的天线罩与无烧蚀状态下的天线罩模型存在差异的区域；
[0033]6)烧蚀厚度：烧蚀状态下天线罩顶部和无烧蚀状态下的天线罩顶部的高度差；
[0034]实施例一：
[0035]基于上述术语定义，本专利技术提供一种时域信号探测烧蚀天线罩，经过天线罩反射回波信号推断烧蚀天线罩烧蚀厚度的研究方法，包括以下步骤：
[0036]步骤1、在仿真软件中直接建立或者导入无烧蚀的平板天线罩模型，在此模型基础上建立烧蚀结构模型。
[0037]烧蚀结构具有以下特征：平板天线罩顶部均匀烧蚀。
[0038]步骤2、在平板天线罩底部建立122个单元天线阵，阵列端口发射时域信号设置为高斯脉冲，中心频率16GHz，仿真模型尺寸如图1所示；
[0039]步骤3、仿真平板天线罩，设置天线阵发射高斯脉冲时域信号，波束汇聚到平板天线罩顶点：
[0040]步骤301、设置平板天线罩初始烧蚀厚度为1mm，仿真计算得到不同阵列端口接收的时域回波信号。
[0041]步骤302、重复步骤301，修改平板烧蚀厚度，仿真不同烧蚀厚度下天线阵端口接收的时域回波信号。
[0042]步骤4、仿真非烧蚀平板天线罩，重复步骤3计算出非烧蚀天线罩的天线阵列端口的接收时域回波信号；
[0043]步骤5、将步骤3和步骤4得到的不同角度下端口时域信号进行对比分析，可以看出时域上存在时延差异，如图2所示，将时域信号进行空间傅里叶变换，频域上存在频移差异，可通过时延或者频移，确定不同烧蚀厚度与反射信号的对应关系，如图3所示。
[0044]实施例二：
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时域信号探测烧蚀天线罩，经过天线罩反射回波信号推断烧蚀天线罩烧蚀厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立天线罩以及烧蚀结构模型步骤2、建立天线阵，以及端口信号设置；步骤3、仿真烧蚀天线罩，设置天线阵发射高斯脉冲时域信号，波束产生汇聚作用，汇聚到天线罩顶点：步骤301、设置天线罩初始烧蚀厚度，端口时域波形为高斯脉冲，仿真计算得到不同阵列端口的时域回波信号。步骤302、重复步骤301，修改天线罩烧蚀厚度，仿真不同烧蚀厚度下天线阵端口接收的时域回波信号。步骤4、仿真非烧蚀天线罩，重复步骤3计算出非烧蚀天线罩的天线阵列端口的接收时域回波信号；步骤5、将步骤3和步骤4得到的不同角度下端口时域信号进行对比分析，可以看出时域上存在时延差异，将时域信号进行空间傅里叶变换，频域上存在频移差异，可通过时延或者频移，确定不同烧蚀厚度与反射信号的对应关系。步骤6、将步骤3和步骤4得到的不同角度下端口时域信号进行对比分析，将烧蚀情况和非烧蚀情况的天线端口接收回波信号相减，得到差值信号；步骤7、将步骤6得到的每个端口的差值信号做傅...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋寻涯，杜彦卫，胡浩，许秀科，姜天一，王翔，马作民，戴炜锋，冯彤，
申请(专利权)人：北京控制与电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：