[發(fā)明專利]基于機(jī)電耦合的變形有源相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)性能快速評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810966463.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109031226B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王從思;修建雨;袁帥;王志海;李明榮;王璐;于坤鵬;嚴(yán)粵飛;王偉;王猛;王飛朝;曹運(yùn)合
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/40
• 分類號(hào): G01S7/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.基于機(jī)電耦合的變形有源相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)性能快速評(píng)估方法，其特征在于，包括下列過(guò)程：

(1)確定有源相控陣?yán)走_(dá)的陣列天線陣元類型，以及陣列天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)和電磁工作參數(shù)；

(2)基于陣列天線輻射原理，計(jì)算理想陣列天線的方向圖，并得到包括增益、副瓣和3dB波瓣寬度的陣列天線重要性能參數(shù)；

(3)對(duì)所處某種工作環(huán)境載荷的雷達(dá)天線進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；

(4)得到陣列天線單元結(jié)構(gòu)位移，即陣列天線陣元中心采樣節(jié)點(diǎn)Q_i變形后的位移(Δx_i,Δy_i,Δz_i)，并計(jì)算變形后采樣點(diǎn)的新坐標(biāo)(x_i+Δx_i,y_i+Δy_i,z_i+Δz_i)；

(5)由步驟(2)中包括增益、副瓣和3dB波瓣寬度理想陣列天線重要性能參數(shù)和步驟(4)中天線單元結(jié)構(gòu)位移，結(jié)合陣列天線結(jié)構(gòu)變形前后雷達(dá)主要探測(cè)性能分析參數(shù)模型，確定天線發(fā)生結(jié)構(gòu)變形后的雷達(dá)主要探測(cè)性能指標(biāo)；

所述步驟(5)按如下步驟進(jìn)行：

(5a)天線方向圖畸變前后雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離分析參數(shù)模型：

其中，理想情況雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離為R_max，天線發(fā)生形變之后雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離為

雷達(dá)采用收發(fā)一體天線，即：G_tr＝G_t·G_r＝G²，g_tr＝g_t·g_r＝g²，G'_tr＝G'_t·G'_r＝G'²，g'_tr＝g'_t·g'_r＝g'²；

其中，G_t、G_r分別為理想情況下雷達(dá)發(fā)射、接收天線增益；g_t、g_r分別為理想情況下雷達(dá)發(fā)射、接收天線平均副瓣；θ₃、θ'₃分別為理想情況下、變形情況下雷達(dá)天線3dB波瓣寬度；G'_t、G'_r分別為變形情況下雷達(dá)發(fā)射、接收天線增益；g'_t、g'_r分別為變形情況下雷達(dá)發(fā)射、接收天線平均副瓣；C_req為理想情況下檢測(cè)單元剩余雜波功率，N₀為理想情況下雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率；

(5b)根據(jù)陣列天線輻射場(chǎng)方向圖函數(shù)F(θ,φ)，并利用下列公式，可以計(jì)算得到陣列天線輻射場(chǎng)的增益方向圖函數(shù)

當(dāng)天線發(fā)生結(jié)構(gòu)位移后，陣列天線輻射場(chǎng)的增益方向圖函數(shù)

其中，變形后陣列天線輻射場(chǎng)方向圖函數(shù)為：

由公式(7)、(8)直接建立天線結(jié)構(gòu)變形與變形后天線增益的關(guān)系；

(5c)理想天線方向圖的3dB波瓣寬度計(jì)算方法如下：

其中，K為量綱為角度的波束寬度因子，不同的天線單元具有不同的k；λ為工作波長(zhǎng)；

變形天線方向圖的3dB波瓣寬度估算方法如下：

其中d'_x＝dx+Δd'_x,其中Δd'_x為天線結(jié)構(gòu)變形沿著x軸正向的平均變化量，Δd'_x表達(dá)式為：

這里直接建立天線結(jié)構(gòu)變形與變形后波瓣寬度比的關(guān)系；

(5d)理想天線最大副瓣電平表達(dá)式為：

其中F_m為的最大值，為最大副瓣值的電場(chǎng)強(qiáng)度；

變形天線最大副瓣電平表達(dá)式為：

其中，變形后天線為最大副瓣值的電場(chǎng)強(qiáng)度；

由公式(5)直接建立了天線結(jié)構(gòu)變形與變形后最大副瓣的關(guān)系；

(5e)根據(jù)公式(6)、(9)、(12)以及天線性能參數(shù)中增益G，平均副瓣g，3dB波瓣寬度θ₃；即可確定公式(5)中在載荷作用下天線發(fā)生形變之后雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離R'_max與理想情況雷達(dá)最遠(yuǎn)探測(cè)距離R_max定量關(guān)系表達(dá)式；

(5f)天線方向圖畸變前后雷達(dá)方位分辨率Δθ分析參數(shù)模型：

其中，Δθ＝κθ₃，κ為比例常數(shù)；θ₃為理想天線3dB波瓣寬度，θ'₃為變形后天線的3dB波瓣寬度；

(5g)天線方向圖畸變前后雷達(dá)速度分辨率Δv分析參數(shù)模型：

其中，t_s為雷達(dá)波束駐留時(shí)間，K₁為多普勒處理器的寬度，θ₃為理想天線3dB波瓣寬度，θ'₃為變形后天線的3dB波瓣寬度；

(5h)根據(jù)公式(5)、(13)、(14)即可確定環(huán)境載荷作用下雷達(dá)主要探測(cè)性能的變化程度。