PDF《相控阵天线方向图的建模与实时仿真方法》

②事先建立天线方向图数据 库,仿真时以数据文件的方式进行预先装载,然后查表调用 数据库内所对应的数值.但由于事先计算量非常大,同时每 一3】一 万方数据 装载、解算一组增益数据需要相当长的时间,亦不能满足仿 真系统的要求;

③在没有考虑波束扫描展宽效应的前提下采 用一些简单的函数来替代相控阵天线方向图,如余弦、辛格 函数等,这类经典天线方向图模型虽然可以满足实时计算要 求,但对整个系统仿真带来了较大的误差,难以满足系统可 信度的要求. 本文根据相控阵天线的增益和波束形状等特性随着扫 描角的变化规律,构建了一种能够满足实时仿真需要的方 法,并结合电磁计算软件验证了该方法的正确性.首先以阵 元激励幅度相同,阵元间距相等的平面相控阵天线为例,讨 论了相控阵天线方向图的特性;

在此基础上,提出了一种相 控阵天线方向图的实时仿真方法;

最后给出了部分仿真实 例. 2相控阵雷达天线的特性分析 2.1相控阵天线的方向图模型 由天线方向图的乘积原理可知,相控阵天线的电压方向 图可描述为川 c(o,妒)=^/等・'

7.coso(z―JF(O,妒)12一尺h) Y /1, IE(日,妒)I・I e(p,妒)I (1) 其中,A为天线孑L径面积,A为工作波长,卵为幅度加权孔 径效率,I,(一,妒)I为在扫描角(一,妒)处阵元失配时反射系 数的振幅,尺妇为波束形成网络的综合欧姆损耗,口,妒分别为 阵面球坐标系下的俯仰角和方位角;

P(p,妒)为阵元因子;

E(一,妒)为阵因子. 一般情况下,阵元因子e(日,p)可以看作是一个近似全 向阵元的辐射图,l e(p,9)I一1,而失配及欧姆损耗总和1一fF(p,妒)12一R.通常在0.4―0.7之间取值,加权效率w在0.6―0.8之问取值.因此,波束形状完全由阵因子E(一,妒) 确定,一个由(2Ⅳ.+1)*(2N,+1)个阵元组成的平面阵(如图1所示),阵因子E(口,p)可表示为: ^x N1 E(口,妒)=∑∑kexp(jk(md:r,+凡嘭0))(2) m 2一 ,H.一ⅣT 其中,d,,

d,为x,Y方向上相邻阵元的间隔,_|l为波位数, k为加权系数,r,=sinOcos'

o―sinOocos_《oo,r,=sinOsin自.一sinoosin华,o,(Oo,妒o)为天线波束指向. 式(2)表明,E(口,妒)不仅与(p,妒)有关,还与波束指向 (eo,妒o)有关. 2.2 相控阵天线扫描特性分析 令(t,L)为正弦空间坐标系,根据正弦空间坐标系和 阵面球坐标系之问的变换关系,易得, d疋=sindOeos如,dt=sindOsind自. 将式(3)代入式(2)得, 一32一(3) o / / 彩'

-― .:.:∥≯≮. 一父图1 平面相控阵天线阵元圈 E(口,妒):圭∑Ny k.xp(j…t从met'

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