[發明專利]基于機電耦合的變形有源相控陣雷達探測性能快速評估方法

有效

• 申請號: 201810966463.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109031226B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王從思;修建雨;袁帥;王志海;李明榮;王璐;于坤鵬;嚴粵飛;王偉;王猛;王飛朝;曹運合
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種基于機電耦合的變形有源相控陣雷達探測性能快速評估方法，該方法包括：1)確定有源相控陣雷達的陣列天線陣元類型；2)確定陣列天線的結構參數和電磁工作參數；3)基于陣列天線輻射原理，計算理想天線方向圖及天線重要性能參數；4)對雷達天線在某種工作環境載荷下進行結構分析；5)得到陣列天線單元結構位移；6)根據天線結構變形前后雷達主要探測性能分析參數模型，快速確定變形后雷達主要探測性能指標。本發明實現了由于雷達在環境載荷作用下，天線陣面發生結構變形后，雷達探測性能的快速預測與分析方法。

技術領域

本發明屬于雷達天線領域，具體涉及基于機電耦合理論的有源相控陣雷達探測性能快速評估。可快速實現雷達在服役階段，外界載荷作用下的雷達探測性能評估。

背景技術

雷達，是利用電磁波探測目標的電子設備。天線是雷達中發射和接受電磁波的部件，雷達發射天線發射電磁波對目標進行照射并利用接收天線接收其回波，由此可獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。而隨著科技的不斷進步，傳統雷達愈發不能滿足日益增長的軍事需求，因此，相控陣雷達應運而生。相控陣雷達作為近年來最先進的雷達之一，利用大量個別控制的小型天線單元排列成天線陣面，每個天線單元都由獨立的移相開關控制，通過控制各天線單元發射的相位，就能合成不同相位波束。相控陣雷達從根本上解決了傳統機械掃描雷達的種種先天問題，在相同的孔徑與操作波長下，相控陣的反應速度、目標更新速率、多目標追蹤能力、分辨率、多功能性、電子對抗能力等都遠優于傳統雷達，相對而言則付出了更加昂貴、技術要求更高、功率消耗與冷卻需求更大等代價。

相控陣雷達的工作環境復雜，在服役階段受到外界環境載荷及內部熱載荷作用使得其天線陣面發生結構變形，天線單元空間結構發生變化，由電磁場理論可知，天線單元發射的電磁波在遠場去疊加時空間相位差發生變化，以及改變了天線單元之間互耦關系，從而導致天線遠場方向圖的畸變。天線方向圖作為雷達探測性能的輸入，當其發生畸變時，會最終作用于雷達的探測性能。所以，研究天線結構變形導致的雷達探測性能的關系，對于雷達探測性能的快速評估以及后期的性能補償工作顯得尤為重要。另外，直接獲取相控陣雷達探測性能需要跟多參數，且很多情況下這些參數并不容易獲得，而通過以上方法，只根據結構變形便得到雷達探測性能的變化量，大大減少了計算量，節約了時間成本。

因此，結合機電耦合理論研究天線在外界載荷作用下的天線結構變形對相控陣雷達探測性能的影響，實現相控陣雷達在服役階段快讀評估其探測性能以及為后期性能補償工作提供參考，成為目前本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

針對上述問題本發明提出了一種基于機電耦合的變形有源相控陣雷達探測性能快速評估方法，以便快讀、準確的分析天線結構變形對相控陣雷達探測性能的影響。

實現本發明目的的技術方案是，根據相控陣雷達天線的結構形變，基于機電耦合理論計算出天線重要性能參數畸變數據，再由天線結構變形前后雷達作用距離關系式即可確定載荷作用下雷達最遠探測距離，實現評估探測性能的目的。具體步驟如下：

(1)確定有源相控陣雷達的陣列天線陣元類型，以及陣列天線的結構參數和電磁工作參數；

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

(3)對所處某種工作環境載荷的雷達天線進行結構分析；

(4)得到陣列天線單元結構位移，即陣列天線陣元中心采樣節點Q_i變形后的位移(Δx_i,Δy_i,Δz_i)，并計算變形后采樣點的新坐標(x_i+Δx_i,y_i+Δy_i,z_i+Δz_i)；