[發明專利]一種陣列天線輻射場和散射場綜合低副瓣快速實現方法

有效

• 申請號: 201410419309.4
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104182636B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 王從思;王偉鋒;薛敏;康明魁;王艷;王猛;段寶巖;黃進;王偉;宋立偉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;H01Q21/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及陣列天線輻射場和散射場低副瓣的同時實現方法。

背景技術

隱身技術在現代戰爭中占有十分重要的地位，得到了越來越多的國家的重視和發展。隨著外形隱身技術的發展和新型材料的應用，目標自身的雷達散射截面(Radar?Cross?Section,RCS)已經非常小，因而天線已經成為其所搭載的平臺RCS的主要貢獻者。陣列天線能夠形成不同于一般單獨天線的輻射特性，尤其是可以形成指向某部分空間的比單獨天線強得多的輻射，并且因其可靠性高、功能多、探測和跟蹤能力強等優勢，已經廣泛應用于各種雷達系統中，并成為當今雷達發展的主流，特別是在先進的機載綜合電子信息系統中得到了很好地應用。日益嚴峻的軍事斗爭下，研制具有高增益、高隱身性能的陣列天線就凸顯的尤為重要。

陣列天線的散射場包括天線模式項散射場和結構模式項散射場，兩者都在以陣列平面作為反射面，以來波方向作為入射方向的鏡面反射方向出現散射峰值。為了避免鏡面散射峰值對準探測雷達造成的被探測威脅，傾斜安裝方式已經成為隱身陣列天線的主流安裝方式。此安裝方式避免了鏡面散射峰值造成的被探測威脅。同時，使得陣列天線結構模式項和天線模式項散射場的主瓣偏離來波方向，從而達到隱身的目的，而其輻射性能可通過控制每個單元的饋電幅度和相位得以保證。即可在保證輻射性能的情況下，避免了鏡面反射峰值對準探測雷達造成陣列天線被探測威脅。然而，傾斜安裝雖然避免了鏡面反射峰值對準探測雷達而造成的被探測威脅，但是，此時陣列中，散射場的副瓣和散射峰值成為傾斜放置的陣列天線RCS的主要貢獻者，成為陣列天線被探測到的主要威脅。同時，低副瓣天線具有良好的對抗電子干擾的能力，陣列天線的副瓣性能是陣列雷達系統的一個重要指標，它在很大程度上決定了雷達的抗干擾與抗雜波能力，低或超低副瓣陣列天線是現代雷達的普遍要求，是急需解決的關鍵技術之一。

因此，無論從雷達探測性能的角度，還是從隱身效應的角度來考慮，都應當采用適當的方法對陣列天線輻射場和散射場的副瓣進行控制。

目前國內外學者對輻射場低副瓣性能的研究比較深入，然而散射場的低副瓣性能研究較少。國內外對于輻射場低副瓣實現一般采用幅度加權、相位加權和密度加權方法。其中，幅度加權使得相控陣天線的每個單元都要連接不同權值的衰減器，額外增加了系統的成本和饋電的復雜度。并且，陣列天線的散射問題無法采用幅度加權方法降低副瓣電平；相位加權方法實現低副瓣的效果有限，因為僅靠相位加權很難獲得更好的低副瓣性能指標，而且，相位加權也不能用于實現陣列天線散射場的低副瓣；密度加權中的等幅不等間距陣列所得到的不規則天線單元間距給陣面結構設計、散熱設計，以及工藝加工等工程實施帶來了很大的困難，密度加權中的稀疏陣低副瓣實現方法不僅可以用于同時實現輻射場和散射場的低副瓣，而且與具有相同口徑的滿陣相比，幾乎具有相同的主瓣寬度，而相對于單元數目相同的陣列則稀疏陣具有更窄的主瓣和更高的分辨率，同時造價比滿陣的低，這種方法已被一些大型高性能相控陣天線所采用。因此，提供一種天線單元的稀疏排布方案，來同時快速形成稀疏陣天線輻射場和散射場綜合性能的低副瓣成為本領域目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是針對隱身陣列天線傾斜安裝時散射場的副瓣成為其被探測的主要威脅，同時輻射場低副瓣決定了陣列天線抗干擾和抗雜波能力，現有研究僅存在陣列天線輻射場低副瓣的實現方法，而對陣列天線散射場低副瓣性能難以實現的不足。為此，本發明在分析了陣列天線輻射場低副瓣實現方法的優缺點，以及這些方法在散射場低副瓣實現中的限制，提出了基于天線單元稀疏排布的陣列天線輻射場和散射場綜合低副瓣快速實現方法。此方法通過改變陣列天線單元的排布形式，可以同時實現陣列天線輻射場和散射場的低副瓣性能。

實現本發明目的的技術解決方案是：

一種陣列天線輻射場和散射場綜合低副瓣快速實現方法，包括如下過程：

(1)根據平面等間距矩形柵格陣列天線的結構形式，確定陣列天線結構參數、電磁工作參數，以及陣面布局參數；

(2)根據陣列天線結構參數和陣面布局參數，給出陣列天線初始的稀疏排布方案，得到陣列天線單元稀疏排布矩陣；

(3)根據陣列天線的結構參數和電磁工作參數，利用陣列天線單元排布參數，計算陣列天線的輻射場和散射場口面相位差；

(4)結合陣列天線輻射場口面相位差，以及陣列天線單元稀疏排布矩陣，計算陣列天線的輻射方向圖函數，并根據陣列天線輻射方向圖函數計算此稀疏排布方案下陣列天線輻射場的最大副瓣電平；