基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线辐射近场计算方法
【专利摘要】本发明提供一种基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的辐射近场计算方法，包括以下步骤：1）计算阵元天线端口电流为单位电流时的辐射远场；2）计算相控阵天线在实际发射时阵元天线的端口电流；3）将有源相控阵天线实际发射时的阵元天线辐射场线性叠加，获得有源相控阵天线的辐射近场。本发明可以精确求解相控阵天线的辐射近场。阵元间的互耦影响近场求解，本方案精确地考虑了互耦的影响。本计算方法的每一步都基于严格的理论，理论上的严谨性保证了计算结果的精确性。
【专利说明】基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线辐射近场计算方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于天线与电磁兼容【技术领域】，尤其涉及一种基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的辐射近场计算方法。
【背景技术】[0002]相控阵天线的远场计算方法已较成熟，通常采用阵因子理论进行求解。而相控阵天线辐射近场计算模型一直未受到关注和深入研究，从而缺乏成熟、高精度的相控阵天线的辐射近场计算方法。当研究和分析相控阵天线的电磁兼容特性，如在平面相控阵天线近区中人员的安全性、电子设备的电磁安全性、电子设备的受干扰等级等特性时，必须基于相控阵天线辐射近场的电场强度、磁场强度或功率密度等电磁参数来进行分析。这时，就必须建立相控阵天线的辐射近场计算方法，借助数值计算的手段获得相控阵天线的辐射近场电磁数据，以这些数据为基础分析天线辐射近区中人员、电子设备安全性、电子设备的受干扰特性等。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的辐射近场计算方法，用于各种不同阵元类型、易于计算机并行实现的平面有源阵列天线的辐射近场高精度求解。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的辐射近场计算方法，其特征在于:它包括以下步骤:
[0005]I)计算阵元天线端口电流为单位电流时的福射远场Etl (r, r "):
[0006]采用基于矩量法的商业软件(如Feko)，计算一个阵元天线孤立存在、相控阵天线的反射板存在、激励电压设为单位电压(IV)时，端口电流C及阵元天线的输入阻抗Ztl(ZQ=l/c)，阵元天线上的表面电流密度κ (r' )。r'为阵元天线上的源点坐标，r '值为U1 ,Y1，Z' ) ;r为场点坐标，r值为(X，y, z) ;r"为阵元天线中心位置，r "值为(X"，y"，z");
[0007]当阵元天线端口电流为单位电流(I安培，1A)时，阵元天线上源点r'处的表面电流密度J(r')为:
[0008]
【权利要求】
1.一种基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的近场计算方法，其特征在于:它包括以下步骤: 1)计算阵元天线端口电流为单位电流时的福射远场Eci(r, r "): 采用基于矩量法的商业软件，计算一个阵元天线孤立存在、相控阵天线的反射板存在、激励电压设为单位电压时，端口电流c及阵元天线的输入阻抗Ztl，且Zfl/c，阵元天线上的表面电流密度K (r' ) ;r'为阵元天线上的源点坐标，r'值为(X' ,1' ,z' );r为场点坐标，r值为(x，y，z) ;r"为阵元天线中心位置，r"值为(x〃，y"，z")； 当阵元天线端口电流为单位电流时，阵元天线上源点r'处的表面电流密度J(r')为:
2.根据权利要求1所述的基于互阻抗原理的平面有源相控阵天线的近场计算方法，其特征在于:第m个阵元与第η个阵元天线的互阻抗Znm的具体计算过程为: 1Α、计算阵元天线IV激励时的辐射近场Em: 在步骤I)中，已用商业软件计算出端口电压为单位电压激励时，阵元天线的表面电流密度K (r'),其值为(K x, K y, K z)，其中K x、K y、K 2分别为K (r')的x、y、z向分量；r'关于反射板的镜像点r' m的表面电流密度为K Jr' J，K Jr' J值为Onix, κ mx, κ mx)，其中K mX、K my、K mZ分别为K m)的X、Y、Z向分量；r '各分量满足式(2), K (r')与Km(r' m)各分量满足:
【文档编号】G06F17/50GK103678802SQ201310673538
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】王春, 吴楠, 谢大刚 申请人:中国舰船研究设计中心