技術領域

本發明涉及相控陣天線技術領域，具體涉及一種大型相控陣天線波束性能的快速評估方法。

背景技術

目前在通信、雷達等系統所用相控陣天線系統性能受天線單元性能的影響較大，特別是大型陣列，單元的波束性能嚴重影響陣面的掃描特性，為了評估陣面的波束性能，一般采取如下方式：

1)利用電磁仿真軟件進行全陣面仿真分析，這樣有利于減少前期的制作成本，但這非常依賴于計算機的性能，以及仿真計算人員對仿真軟件的使用程度。

2)將全部陣面和后端的有源設備一并連接，進行實物測試，這樣做的有利于對實際的陣面性能進行摸底，也是最接近最終使用的狀態，但這種方式花費的成本太高，一旦初期的設計出現偏差，將會帶來大的損失。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種大型相控陣天線波束性能的快速評估方法，能夠快速、準確地評估大型陣列天線的波束性能。

本發明的大型相控陣天線波束性能的快速評估方法，包括如下步驟：

步驟1，采用與大型平面相控陣天線相同的天線單元排布方式、天線單元間距、天線單元結構形式制作小面陣天線，其中，小面陣天線的面陣規模為大型平面相控陣天線面陣規模的1/10～1/5，且小面陣天線面陣的行列數均為奇數；

步驟2，測試獲得小面陣天線上所有天線單元的幅度和相位信息；

步驟3，將小面陣天線上的所有天線單元的相位信息補償為一致后，進行波束合成，獲得小面陣天線的波束合成方向圖，觀察小面陣天線是否出現掃描盲點，若小面陣天線出現掃描盲點，則表明大型平面相控陣天線的天線單元需要重新設計，此時，再根據新設計的大型平面相控陣天線重新從步驟1開始；如果沒有出現掃描盲點，則進行步驟4；

步驟4，以小面陣天線中心單元的幅度和相位作為大型平面相控陣天線的面陣中每個天線單元的幅度和相位，計算合成功率P：

其中，N、M為大型平面相控陣天線面陣的行列數，P、Q為小面陣天線面陣的行列數，為小面陣天線中心單元的幅度；為小面陣天線中心單元的相位；(x_n，y_n)為天線單元(n,m)在平面坐標系x-y上的坐標值，為天線掃描的角度，k為傳播常數；

步驟5，步驟4獲得的合成功率P近似等同于大型平面相控陣天線的合成功率，從而采用步驟4獲得的合成功率P評估大型平面相控陣天線的波束特性。

進一步地，步驟3中小面陣天線上的天線單元(n,m)的相位補償方法如下：

步驟3.1，初始時刻小面陣天線正對饋源；

步驟3.2，任意角度轉動小面陣天線，根據轉動的角度計算天線單元(n,m)與中心單元的相位差ΔΦ_nm，以相位差ΔΦ_nm為天線單元(n,m)的相位補償量進行補償；

其中，當陣面逆時針轉動角度θ”時，其中，λ為天線傳播的電磁波的波長；L為小面陣天線陣列中心單元到饋源的距離；S″為此時天線單元(n,m)到饋源的距離，d_nm為天線單元(n,m)到中心單元的距離；

當陣面順時針轉動角度θ'時，S′為此時天線單元(n,m)到饋源的距離，S′=L2+dnm2-2Ldnmcos(π/2+θ′).]]>

有益效果：

(1)本發明利用設計的小面陣能夠快速評估大面陣天線的波束性能，評估方法簡單可行，效率高；并且采用實物測試與理論仿真相結合的技術，避免了純粹理論仿真與實際測試存在偏差的缺點，同時也避免了加工大型相控陣天線的難度，降低了設計成本。