【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半实物仿真，具体涉及一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法。
技术介绍
1、二维亚波长结构的超表面通过使用不同结构的单元，引入相位突变，可以实现对电磁波波前相位及幅度的控制，从而实现对对电磁波传播方向及形式的调控。此外超表面制造工艺较为成熟，加工流程简单，因此具有巨大的潜力和应用前景。可重构超表面作为一种电磁调控天线，通过在超表面上加载可调材料如电子开关、光电开关、特性可调材料等，使超表面具有了动态调节电磁波的能力。
2、半实物仿真和其他仿真手段相比具有置信度高，可以有效规避外场试验保密性差等严峻问题，成为外场试验的一种有效替代手段。但半实物仿真系统建设周期长、建设成本高，建设完成后其可测试的目标回波信号范围就确定了。为了拓展半实物仿真系统中的目标回波信号，利用超表面对反射波的调控能力，在现有暗室布局不变的基础上，通过聚焦天线和可重构超表面相结合，就可以在现有半实物仿真系统的基础上，实现目标回波信号范围的有效扩大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的为了解决已建成的半实物仿真系统中目标回波信号固定的问题，提出了一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1、基于已建成的半实物仿真系统，建立空间直角坐标系：已知半实物仿真系统中暗室的长为l、宽为w、高为h，转台接收天线放置于暗室中长边的中心
5、s2、确定电磁调控天线阵列放置位置；
6、s21、根据需要扩展的最大方位角θm，需要扩展的最大俯仰角选取θ0～θm之间的任意角度θ2、选取之间的任意角度然后根据θ2、计算电磁调控天线阵列中心点a2(x2,y2,z2)的位置：
7、x2＝oa2′·sinθ2
8、y2＝x2/tanθ2
9、
10、其中，点a2′(x2,y2,0)为点a2在xoy面的投影；在暗室空间尺寸可选范围内确定x2的取值。
11、s22、给定电磁调控天线阵列与竖直方向的夹角则电磁调控天线平面法向量为根据点a2坐标及法向量n1确定电磁调控天线所处平面方程：
12、
13、s23、根据电磁调控天线所处平面方程以及x2的取值，确定电磁调控天线实际放置位置。
14、s3、在一次测试中，根据需要扩展的方位角θ1，需要扩展的俯仰角结合电磁调控天线所处平面方程，计算电磁调控天线响应位置中心点a1(x1,y1,z1)及相位梯度dφ，从而确定电磁调控天线需要响应的单元，以及各单元间的相位梯度。
15、s31、根据需要扩展的方位角θ1、需要扩展的俯仰角以及电磁调控天线平面方程，计算电磁调控天线响应位置中心点a1(x1,y1,z1)：
16、
17、
18、y1＝x1/tanθ1
19、s32、定义x'o'z′面、y'o'z′面为电磁调控天线上两个相互垂直的法平面；对于电磁调控天线上任意的入射波及反射波，将其分解为x'o'z'面上的入射角分量θi1、反射角分量θr1；y'o'z'面上的入射角分量θi2、反射角分量θr2。
20、s33、电磁调控天线平面位置已经固定，响应位置中心已知，则x'o'z'面的法平面的法向量为该法平面平面方程为：
21、
22、y'o'z'面的法平面的法向量为n3(0，1，0)，该法平面平面方程为：
23、y＝y1
24、s35、根据点到平面的投影公式得到馈源点b在x'o'z'面的法平面的投影坐标为b1(x3,y3,z3)，转台接收天线点o的投影坐标为o1(x4,y4,z4)，则入射角分量θi1及反射角分量θr1为：
25、θi1＝arcsin[(y3-y1)/a1b1]
26、θr1＝arcsin[(y1-y4)/a1o1]
27、馈源点b在y'o'z'面的法平面的投影坐标为b2(x5,y5,z5)，转台接收天线点o的投影坐标为o2(x6,y6,z6)；b2在y′轴上的投影为b2′(x′5,y′5,z′5)，o2在y′轴上的投影为o2'(x′6,y′6,z′6)，则入射角分量θi2及反射角分量θr2为：
28、θi2＝arcsin(a1b'1/a1b2)
29、θr2＝arcsin(a1o'2/a1o2)
30、s36、将入射角分量θi1和反射角分量θi2带入广义斯涅尔定律，其中，θi为入射角，θr为反射角，λ为波长，dφ表示相位梯度，dx为相邻单元间距，计算得到在x'方向的相位梯度dφ1；同理，将入射角分量θi2和反射角分量θr2带入广义斯涅尔定律，计算得到在y'方向的相位梯度dφ2。
31、s37、根据电磁调控天线响应位置中心a1(x1,y1,z1)及相位梯度dφ1、dφ2，从而确定电磁调控天线需要响应的单元。
32、s4、对电磁调控天线中需要响应的单元施加偏置电压，使各单元具备所需的相位梯度，从而实现拓展目标回波信号。
33、本专利技术进行扩展目标回波信号的方法主要通过构建可重构电磁调控天线，实现对目标回波信号的拓展。本专利技术基于已建成的半实物仿真系统，在固定位置处放置电磁调控天线阵列；然后在需求不同的测试中，根据需要拓展的方位角和俯仰角，计算电磁调控天线阵列中需要工作的单元及对应的相位梯度；再对电磁调控天线需要工作的单元施加特定的偏置电压，使电磁调控天线反射波具备不同相位叠加态，调控反射波束指向，实现对目标回波信号的拓展。本专利技术方法能够在已建成的半实物仿真系统基础上，通过增加电磁调控天线，拓展目标回波信号；同时在电磁调控天线固定后，无需再次移动电磁调控天线，即可满足不同测试需要，并且可以使目标回波信号拓展至两倍以上。
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1.一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于电磁调控天线阵列拓展目标回波信号的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻梦霞，张羽，马静，李桂萍，王茂琰，宋友斌，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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