船舶大规模平面相控阵天线优化布局方法技术

本发明专利技术提供一种船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，包括以下步骤：1)对设置在船舶平面的两个阵列天线，设其中一个为发射阵列天线，另一个为被干扰阵列天线，求出发射阵列天线的端口电流；2)根据发射阵列天线的端口电流和阵列天线间互阻抗矩阵求解被干扰阵列天线的端口电流；3)用隔离度来衡量阵列天线间互耦，定义为其中Pr为发射阵列天线的发射功率；Ps为被干扰阵列的接收功率；4)将发射阵列天线和被干扰阵列天线布置在不同的位置，并且变换发射阵列天线的波束方向(方位角和俯仰角)，以得到隔离度随波束方向的变化曲线，对比不同位置下得到的隔离度的值，选取各方向下隔离度都较低的位置作为阵列天线的最优布局。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于天线与电磁兼容
，具体涉及船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法。
技术介绍
相控阵雷达在不同工业领域(气象、导航等)得到越来越广泛的应用。相控阵雷达可以安装于船舶等系统平台上。相控阵雷达通常采用包括数千阵元的平面阵列天线，其中每一个阵元也是一独立的天线。为覆盖360度方位的整个空间，通常需要4个平面阵列天线，每个天线覆盖90度的方位空间。4个天线分布在船舶多面体结构的上层建筑的不同表面上。在船舶上设置多部雷达时，更多天线排列在上层建筑上。由于电磁波的传播特性， 不同天线间会存在电磁耦合，耦合的结果可能会带来电磁干扰。在船舶平台上，为实现最优化布局，需要对平面相控阵天线间的耦合进行理论上的预测和计算。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于它包括以下步骤1)对于设置在船舶平面的两个阵列天线，设其中一个为发射阵列天线，另一个为被干扰阵列天线，求出发射阵列天线的端口电流；2)根据发射阵列天线的端口电流和阵列天线间互阻抗矩阵求解被干扰阵列天线的端口电流，即被干扰天线的耦合参数；3)用隔离度来衡量阵列天线间互耦，定义为权利要求1.船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于它包括以下步骤1)对于设置在船舶平面的两个阵列天线，设其中一个为发射阵列天线，另一个为被干扰阵列天线，求出发射阵列天线的端口电流；2)根据发射阵列天线的端口电流和阵列天线间互阻抗矩阵求解被干扰阵列天线的端口电流，即被干扰天线的耦合参数；3)用隔离度来衡量阵列天线间互耦，定义为其中已为发射阵列天线的发射功率，对一个确定的发射阵列天线来说，为已知量；PS为被干扰阵列天线的接收功率，2.根据权利要求1所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于 所述步骤1)将阵元数为N的发射阵列天线和阵元数为N'的被干扰阵列天线构成的整个系统视为N+N'个端口的线性网络，激励电压和响应电流满足V = ZI (1)，V、I、Z分别为两个阵列天线的端口激励电压、响应电流、端口互阻抗矩阵； V、I、Z表示为3.根据权利要求2所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于所述步骤2)根据式(2)，Vr变为 Vr ZreIe+ZrrIr，同时所述的被干扰阵列天线的端口电压ι满足 Vr = -IrZg (7)，Zg为被干扰阵元天线的内电抗，为已知量； 将⑵代入(6)，可以解得 Ir = 1ZreIe (8)， 式中I为单位阵，为4.根据权利要求2或3所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于所述的发射阵列天线的端口激励电压\根据发射阵列天线的发射功率求解。5.根据权利要求2或3所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于所述的被干扰阵列天线的端口激励电压\ = -IJg，其中&为被干扰阵元天线的内电抗，为已知量。6.根据权利要求2或3所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于所述的两阵元天线i、j的互阻抗Zij为7.根据权利要求6所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于 当i、j处于同一阵列天线时，计算Ei的方法为一个三角形面片的电流密度包括三个分量Jx、Jy、Jz，设三角形面片的面积为Δ s，则三角形面片X、Y、Z三个方向电流为Jx Δ s、Jy Δ s、Jz Δ s，可视为三个赫兹偶极子的组合；在天线理论中，长度Δζ、电流密度为I的Z向赫兹偶极子的辐射电场为8.根据权利要求6所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于 当1、」一个在发射阵列天线，一个在被干扰阵列天线时，计算⑶)式中21的方法为一致性 绕射理论；一致性绕射理论采用射线基坐标系，阵元辐射场的绕射场公式为全文摘要本专利技术提供一种船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，包括以下步骤1)对设置在船舶平面的两个阵列天线，设其中一个为发射阵列天线，另一个为被干扰阵列天线，求出发射阵列天线的端口电流；2)根据发射阵列天线的端口电流和阵列天线间互阻抗矩阵求解被干扰阵列天线的端口电流；3)用隔离度来衡量阵列天线间互耦，定义为其中Pr为发射阵列天线的发射功率；Ps为被干扰阵列的接收功率；4)将发射阵列天线和被干扰阵列天线布置在不同的位置，并且变换发射阵列天线的波束方向(方位角和俯仰角)，以得到隔离度随波束方向的变化曲线，对比不同位置下得到的隔离度的值，选取各方向下隔离度都较低的位置作为阵列天线的最优布局。文档编号G06F17/50GK102567574SQ201110405618公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日专利技术者吴楠, 王春, 谢大刚 申请人:中国舰船研究设计中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王春，吴楠，谢大刚，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：