[發明專利]船舶大規模平面相控陣天線優化布局方法

有效

• 申請號: 201110405618.2
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102567574A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王春;吳楠;謝大剛
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.船舶大規模平面相控陣列天線優化布局方法，其特征在于：它包括以下步驟：

1)對于設置在船舶平面的兩個陣列天線，設其中一個為發射陣列天線，另一個為被干擾陣列天線，求出發射陣列天線的端口電流；

2)根據發射陣列天線的端口電流和陣列天線間互阻抗矩陣求解被干擾陣列天線的端口電流，即被干擾天線的耦合參數；

3)用隔離度來衡量陣列天線間互耦，定義為

其中P_r為發射陣列天線的發射功率，對一個確定的發射陣列天線來說，為已知量；P_s為被干擾陣列天線的接收功率，I_i為被干擾陣列天線的各端口電流，R為被干擾天線陣元激勵端的內阻抗；

4)將發射陣列天線和被干擾陣列天線布置在不同的位置，并且變換發射陣列天線的波束方向，以得到隔離度隨波束方向的變化曲線，對比不同位置下得到的隔離度的值，選取各方向下隔離度都較低的位置作為陣列天線的最優布局；所述發射陣列天線的波束方向包括方位角和俯仰角。

2.根據權利要求1所述的船舶大規模平面相控陣列天線優化布局方法，其特征在于：所述步驟1)將陣元數為N的發射陣列天線和陣元數為N′的被干擾陣列天線構成的整個系統視為N+N′個端口的線性網絡，激勵電壓和響應電流滿足：

V＝ZI????(1)，

V、I、Z分別為兩個陣列天線的端口激勵電壓、響應電流、端口互阻抗矩陣；

V、I、Z表示為

V=VeVr,]]>I=IeIr,]]>Z=ZeeZerZreZrr,]]>

分別帶入式(1)，得到：

VeVr=ZeeZerZreZrrIeIr---(2),]]>

V_e和V_r分別為發射陣列天線、被干擾陣列天線的端口激勵電壓矩陣，I_e和I_r分別為發射陣列天線、被干擾陣列天線的端口電流矩陣，Z_ee和Z_rr分別為發射陣列天線、被干擾陣列天線的自阻抗矩陣，Z_er、Z_re為發射陣列天線與被干擾陣列天線間的互阻抗矩陣，由于陣列天線間的互易性，有Z_er＝Z_re；

發射陣列天線包括N個陣元，設V_e和I_e為：

Ve=V1V2MVN,]]>Ie=I1I2MIN,]]>

V₁、V₂、…V_N為陣元1、2、…、N的端口激勵電壓，為已知量，且為復數，可根據發射陣列天線的發射波束的方位角、俯仰角確定其相位，根據發射功率確定其幅度；I₁、I₂、…I_N為陣元1、2、…N的端口電流；

被干擾陣列天線包括N′個陣元，設V_r和I_r為：

Vr=V1′V2′MVN′,]]>Ir=I1′I2′MIN′,]]>

V′₁、V′₂、Λ、V′_N為陣元1′、2′、…N′的端口電壓，I′₁、I′₂、Λ、I′_N為陣元1′、2′、…N′的端口電流；

Z_ee、Z_rr、Z_er、Z_re分別為：

Zee=Z11Z12ΛZ1NZ21Z22ΛZ2NMMMMZN1ZN2ΛZNN,]]>Zrr=Z1′1′Z1′2′ΛZ1′N′Z2′1′Z2′2′ΛZ2′N′MMMMZN′1′ZN′2′ΛZN′′N′,]]>

Zer=Z11′Z12′ΛZ1N′Z21′Z22′ΛZ2N′MMMMZN1′ZN2′ΛZNN′,]]>Zre=Z1′1Z1′2ΛZ1′NZ2′1Z2′2ΛZ2′NMMMMZN′1ZN′2ΛZN′N,]]>

式中，Z_ij為陣元i與陣元j的互阻抗，i和j分別取1～N或1′～N′中的值；

根據(2)式可得：

V_e＝Z_eeI_e+Z_erI_r????(3)，

由于||Z_er||＜＜||Z_ee||和||I_r||＜＜||I_e||，式(3)變為：

V_e≈Z_eeI_e????(4)，

從而有

Ie≈Zee-1Ve---(5),]]>

這樣就獲得了發射陣列天線的端口電流I_e。