[發(fā)明專利]基于移動(dòng)旋轉(zhuǎn)參考系仿真計(jì)算電掃陣列天線相位中心方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110451159.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN113239524B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章傳芳;賈健聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;H01Q3/00;H01Q3/34;H01Q21/00;G06F111/10
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微

1.一種計(jì)算電掃陣列天線相位中心的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、將天線陣列在電磁仿真軟件中進(jìn)行完整建模；在電磁仿真軟件中控制陣列激勵(lì)獲得波束掃描的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖數(shù)據(jù)；

步驟2、建立特定坐標(biāo)系：

2-1)全局坐標(biāo)系：O-XYZ坐標(biāo)系原點(diǎn)與陣列天線參考點(diǎn)重合，其XOY平面與陣面平行，Z軸垂直于陣面；定義方位角方向與X軸正方向重合，俯角θ＝0°與Z軸正方向重合；

2-2)掃描坐標(biāo)系Os-XsYsZs：

該坐標(biāo)系的Os原點(diǎn)坐標(biāo)為：

[cos(ang_x)×xx-sin(ang_x)×yy,sin(ang_x)×xx+cos(ang_x)×yy,zz]；

X_S軸單位向量為:[cos(ang_x),sin(ang_x),0]；

Y_S軸單位向量為：

[-sin(ang_x)×cos(ang_z),cos(ang_x)×cos(ang_z),sin(ang_z)]；

Zs軸單位向量為：

[-sin(ang_x)×cos(ang_z),cos(ang_x)×cos(ang_z),cos(ang_z)]；

掃描坐標(biāo)系的Zs軸指向最大波束指向且保證Xs軸平行于XOY面；其中，ang_x為Xs軸在平行于XOZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度，ang_z則為Z_S軸與Z軸的夾角，當(dāng)Z_S指向增益最大方向時(shí)，顯然有ang_z＝θ；xx、yy、zz分別為該坐標(biāo)原點(diǎn)在相心位移坐標(biāo)系中的X’軸、Y’軸和Z’軸的坐標(biāo)；

2-3)相心位移坐標(biāo)O’-X’Y’Z’的O’原點(diǎn)與O點(diǎn)重合，X’軸方向的單位向量為[cos(ang_x),sin(ang_x),0]，Y’軸方向的單位向量為[-sin(ang_x),cos(ang_x),0]，Z’軸則保持與Z軸平行；相心位移坐標(biāo)系初始與全局坐標(biāo)系重合，而后隨最大波束指向的方位角變化繞Z軸旋轉(zhuǎn)；

步驟3、旋轉(zhuǎn)掃描坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)天線的波束指向并使相心位移坐標(biāo)系Y’軸與波束方向角重合，其具體措施為：改變角度ang_x和ang_z，使Z_S軸指向波束增益最大方向，此時(shí)位移坐標(biāo)系Y’軸也指向掃描波束的方位角方向；

步驟4、移動(dòng)相心位移坐標(biāo)系，通過改變[xx,yy,zz]參數(shù)令掃描坐標(biāo)系Os-XsYsZs原點(diǎn)Os在相心位移坐標(biāo)系O’-X’Y’Z’內(nèi)移動(dòng)，移動(dòng)過程中觀察XsOsZs面和YsOsZs面內(nèi)右旋圓極化電場(chǎng)相位曲線達(dá)到設(shè)定要求，則找到天線的相位中心；所述設(shè)定要求為:相位曲線在兩個(gè)3dB波瓣點(diǎn)與中心點(diǎn)這三點(diǎn)的相位數(shù)值間的最大差值在設(shè)定范圍內(nèi)；

步驟5、找到相位中心后，獲得xx、yy、zz數(shù)值，即為相位中心在相心位移坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；并將電掃波束的方位角數(shù)據(jù)和俯仰角數(shù)據(jù)與獲得的坐標(biāo)整合成為形式的坐標(biāo)信息；

步驟6、將獲得的各掃描波束狀態(tài)下的有限數(shù)量點(diǎn)的相位中心位置坐標(biāo)以θ為自變量，X’、Y’、Z’分別做因變量進(jìn)行函數(shù)建模擬合，將獲得的擬合函數(shù)用于解算評(píng)估任意波束掃描狀態(tài)下的相位中心坐標(biāo)。

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算電掃陣列天線相位中心的方法，其特征在于，所述Zs軸指向波束增益最大方向的判定標(biāo)準(zhǔn)為：觀察XsOsZs和YsOsZs面內(nèi)幅度方向圖，保證在兩個(gè)切面內(nèi)增益最大點(diǎn)在θ_E和θ_H等于0°上，θ_E，θ_H分別代表E面和H面內(nèi)偏離Zs軸的角度。

3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算電掃陣列天線相位中心的方法，其特征在于，所述設(shè)定要求為：關(guān)注平面內(nèi)相位曲線的兩個(gè)3dB波瓣點(diǎn)與中心點(diǎn)，該三點(diǎn)間最大相位數(shù)值差在0.05°之內(nèi)。

4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算電掃陣列天線相位中心的方法，其特征在于，所述設(shè)定要求為：XxOsZs面和YsOsZs面其中任意一個(gè)面，所述相位曲線在兩個(gè)3dB波瓣點(diǎn)與中心點(diǎn)這三點(diǎn)的相位數(shù)值間的最大差值在0.05°之內(nèi)，另一個(gè)面在兩個(gè)3dB波瓣點(diǎn)與中心點(diǎn)中三點(diǎn)的最大相位數(shù)值差在小于3°。