【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，涉及基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法。
技术介绍
1、特征模理论以其从模式电流的角度解释天线辐射机理这一优势广泛用于天线及阵列的分析和设计中。对于阵列天线而言，传统的特征模分析是基于矩量法构造广义特征方程，进行模式求解。当阵列规模较小时，这一方法可有效进行天线的特征模分析。然而当阵列规模较大时，采用矩量法构造的阻抗矩阵规模迅速增大，这就导致天线的特征模分解变得更加困难且计算耗时急剧增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，解决了现有技术中存在的特征模分解耗时长的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，包括以下步骤：
3、步骤1、先定义孤立阵元模式激励系数，根据孤立阵元模式激励系数得到阵元在阵中的模式激励系数，进而得到表征阵元间互耦效应的模式耦合系数；
4、步骤2、在模式激励系数和模式耦合系数的基础上建立阵列模式耦合方程；
5、步骤3、引入阵元模式权重系数列阵，对阵列模式耦合方程进行广义特征分解，得到阵列天线总电流，进而得到阵列的特征模信息。
6、本专利技术的特点还在于：
7、步骤1具体过程如下：
8、步骤1.1、假定阵列天线具有m个辐射阵元，第m个阵元具有nm个辐射模式，则第m个阵元在孤立状式时模式激励系数为：
9、
10、其中，为第m
11、
12、步骤1.2、将(2)代入(1)获得阵元m在阵中环境下的模式激励系数：
13、
14、步骤1.3、将阵元n的散射场用其特征电场表征，则有
15、
16、其中，分别为阵元n第b个模式激励系数、特征值、特征电流、特征电场；将(4)代入(3)可获得阵元m在阵列环境中的第a阶模式激励系数：
17、
18、其中，为初始模式激励系数：
19、
20、为模式耦合系数：
21、
22、步骤2具体步骤为：
23、根据式(5)可获得阵元m的其他各阶模式激励系数，并将其整理为矩阵格式：
24、
25、其中
26、
27、其中，vm、vn是关于辐射模式nm的列向量，cmn为表征阵元间各阶模式互耦效应的模式耦合矩阵；
28、同理，可获得该阵列中其他阵元的各阶模式激励系数，将其整理为矩阵格式：
29、v＝v0+cλv (10)；
30、其中，v、v0为关于阵列规模m的列向量，c是阵列规模m的方阵，λ是由λn构成的对角矩阵；
31、对(10)进行代数运算得到阵列模式耦合方程：
32、(u-cλ)v＝v0 (11)；
33、其中，u为单位矩阵。
34、步骤3具体过程如下：
35、步骤3.1、令阵元模式权重系数列阵为：
36、p＝λv (12)；
37、将(12)代入(11)可得
38、(λ-1-c)p＝v0 (13)；
39、令ω＝λ-1-c＝re+jim，其中，re、im分别为ω的实部及虚部矩阵；
40、步骤3.2、向ω引入广义特征向量，得到广义特征方程：
41、ωpq＝υqwpq (14)；
42、其中，pq为广义特征向量，υq为特征值，w为权重矩阵；令w＝re，υq＝1+jτq，则式(14)转换为：
43、impq＝τqrepq (15)；
44、假定特征向量pq已被归一化处理，即
45、[pq]trepq＝1 (16)；
46、归一化后的特征向量pq满足正交特性：
47、[pp]trepq＝δpq (17)；
48、[pp]timpq＝τqδpq (18)；
49、[pp]tωpq＝υqδpq (19)；
50、其中，δpq为kronecker函数，得到引入广义特征向量后的阵元模式权重系数列阵：
51、
52、则阵列天线总电流为：
53、
54、其中，na为截断数，将式(21)转化为：
55、j＝ψp0λarrayvarray (22)；
56、其中，
57、ψ＝diag(jm) (23)；
58、
59、
60、λarray＝diag(τq) (26)；
61、
62、根据式(22)得到阵列的特征模信息。
63、步骤3中阵列的特征模信息包括：矩阵ψp的每一列为阵列天线的各阶模式电流，矩阵λarray的对角线元素为各阶特征值，列阵varray的每个元素为各阶模式激励系数。
64、本专利技术的有益效果是：本专利技术基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，相比于传统求解阵列天线特征模的方法，相比直接求解方法，降低了求解规模，进而降低了时间复杂度，从物理角度建立了阵元特征模信息与阵列特征模信息之间的关联模型，对大型阵列天线电性能的快速分析具有重要意义；当模式耦合矩阵为零矩阵时，获得的阵列的特征模信息即为阵元模式信息组合，而没有交叉组合操作。
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1.基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤2具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤3具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤3中阵列的特征模信息包括：矩阵ΨP的每一列为阵列天线的各阶模式电流，矩阵Λarray的对角线元素为各阶特征值，列阵Varray的每个元素为各阶模式激励系数。
【技术特征摘要】
1.基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的基于阵元特征模式构建大型阵列天线特征模式的方法，其特征在于，步骤2具体步骤为：
4.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄顺喜，曾元琛，钱思浩，王伟，保宏，冷国俊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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