PDF《相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法》

第28卷第3期 计算机仿真 2011年3月 文章编号:1006―9348(2011)03―0031―05 相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法 陈志杰1,李永祯2,戴幻尧2,代大海2 (1.

国防科技大学训练部信息中心,湖南长沙410073;

2.国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073) 摘要:在雷达系统的优化设计的研究中,根据天线波束在扫描过程中增益、波束形状和副瓣电平等参罱的特性及其变化规 律,研究了相控阵雷达天线方向图的建模与实时仿真问题.为r提高相阵天线的性能,提出了一种相控阵天线方向图的实 时仿真方法.并以矩形/圆形平面相控阵天线为例,采用辛格函数的变形组合给出了一种实用的相控阵天线方向图实时仿 真模型.仿真结果表明方法极大地降低r仿真计算量.在保证仿真系统可信度的前提下,能够满足系统实时性的要求,模型 已在某半实物相控阵雷达仿真系统得以验证. 关键词:相控阵;

天线方向图;

仿真 中图分类号:TN957 文献标识码:A Modeling and Real――time Simulating of Phased-array Antenna'

s Directional Pattern CHEN Zhi―jiel,LI Yong―zhen2,DAI Huan―ya02,DAI Da―hai2 (1.Information Center of Exercitation Department,NUDT,Changsha Hunan 410073,China;

2.School of Electronic Science and Engineering,NUDT,Changsha Hunan 410073,China) ABSTRACT:The problem of modeling and real―time simulation of phased―array'

S directivity patterns is studied in this paper.Based on the varied regularity of antenna gain,beam shape in the eoulse of beam scanning,the reah time simulation model of phased―array antenna 7s directivity pattern is presented.Take the rectangular/circular planar phased array antenna as an example,a practical combination of phased array antenna pattern real-time simulation model based on the deformation of the Singer function is given through controlling theoretical model parameters of an- tenna directivity paRern.Simulation results prove that the computation time is greatly reduced and the real―time re- quirement is suited.At the same time,reliable precision is guaranteed.The model has been verified in a semi-physi― cal simulation of phased array radar system. KEYWORDS:Phased-array antenna;

Directivity pattern;

Simulation

1 引言 相控阵天线具有波束快速扫描、波束形状快速变化、空 间定向与空域滤波以及天线与平台共形能力等诸多优 点D-s],因而现代防空反导雷达多采用相控阵体制,诸如美国 地基防御雷达系统GBR、 宙斯盾 武器系统的AN/SPY―ID (V)雷达和 爱国者 武器系统的AN/MPQ-53雷达等一.1. 相控阵雷达系统的建模与仿真无疑对雷达系统的优化设计、 导弹攻防对抗的战术设计和作战效能评估等诸多领域具有 重要意义,与其它体制雷达系统仿真相比,相控阵天线的仿 真是一个重要而复杂的过程,尤其是寻找一种适合于雷达电 基金项目:国家自然科学基金重点项目(60736006),国家自然科学基 金青年科学基金项目(60802cr78) 收稿日期:2010―02―03 子战仿真系统应用的天线模型,是非常有意义,也是追在眉 睫的一…. 相控阵天线阵面由几千个阵元组成,加之因天线波束灵 活的电扫描,使得相控阵雷达天线增益的求解复杂且计算量 巨大'

61.目前,针对相控阵天线方向图的仿真主要有三种思 路:①根据相控阵天线阵断的形状、阵元的个数和排列方式、 阵元间距以及阵元幅度加权方式等相关参数来计算模拟相 控阵天线方向图特性.这种仿真思路在求解任一波束指向 下的增益时整个过程必须重新计算一遍,计算量相当大,在 现有的条件下难以满足半实物仿真系统的实时性要求,况且 一般情况下也难以获得相控阵雷达天线的全部电尺寸参数, 尤其是对于敌方的相控阵雷达;