[发明专利]舰载大规模阵列天线的全船电磁散射预测方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁兼容性研究领域，具体涉及舰船上装载大规模典型阵列天线后全船的电磁散射预测方法。

背景技术

随着现代舰船、飞机装载着各类天线，它们对平台散射的影响逐渐增大，其中阵列天线(尤其是大规模阵列天线)对舰船散射的影响较为显著。要降低大规模阵列天线对舰船散射特性的显著影响，就必须首先掌握舰载大规模阵列天线的全船电磁散射预测方法。

然而，舰载大规模阵列天线电磁散射预测与传统的天线(尤其是阵列天线)电磁散射预测均有所不同，更为复杂和具备技术难度。因为舰载大规模阵列天线的电磁散射不仅需要考虑阵列天线本身的散射，还需要考虑其对舰船的影响。此外，此类阵列天线由于其规模大，所以传统的阵列天线预测方法均会遭遇计算量巨大而难以预测的技术难题。因此，如何在有限的计算机资源条件下对大规模阵列天线的电磁散射进行预测，进一步考虑其对舰船、飞机等平台散射的影响成为了重要的技术热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足而提供一种舰载大规模阵列天线的全船电磁散射预测方法，以获得更为准确的舰载大规模阵列天线的散射特性及其对船电磁散射的预测。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：舰载大规模阵列天线的全船电磁散射预测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)基于周期矩量法对大规模阵列天线的单个阵元进行建模；

2)根据周期边界条件及阵元排列数量对步骤1)的模型进行补充得到整个阵列的模型；

3)采用周期矩量法对设定后的模型进行仿真计算来获取大规模阵列天线的散射特性；

4)将大规模阵列天线的散射特性与舰船加载部位的结果对比，得出大规模阵列天线对全船散射特性的修正。

按上述方案，所述的步骤1)根据阵元的图纸，在矩量法程序界面之中建立其几何模型，或者将现有阵元模型直接导入矩量法程序界面之中。

按上述方案，所述的步骤2)在规定的边界范围内设置成m*n的阵列，m和n为在所设定的2个方向上的单阵元数量，每个单阵元的模型与步骤1)设定的几何模型相同。

按上述方案，所述的步骤3)设定迭代残差，运行周期矩量法程序加以计算，得到大规模阵列天线的散射特性结果。

按上述方案，所述的步骤4)将大规模阵列天线的散射特性结果与对应角域范围的全船散射结果对比，再换算成平方米单位进行算术叠加，再将叠加后的散射结果转换回dB，即得到修正后的全船散射结果。

本发明的工作原理为：对于一个已知的舰载大规模阵列天线，已知每个阵元的形状以及阵列的周期边界条件。周期边界条件即单个阵元以何种形式进行排列，比如以矩形阵列排布，或者以三角形阵列排布等。因此，先对单个阵元进行建模，然后根据其周期边界条件建立整个模型，进而仿真计算出大规模阵列天线的散射特性。

考虑到舰载大规模阵列天线对舰船的影响，需要将大规模阵列天线的散射特性与对应角域范围的全船散射结果进行叠加修正，才能得到更为准确的舰载大规模阵列天线的散射特性。而对于舰载大规模阵列天线来说，通常是只在一个特定的角域范围内起作用的，因此只需对这个角域范围内进行叠加修正即可，其他角域范围由于没有影响因此可忽略。

本发明的有益效果为：

1、与传统的舰载阵列天线的全船散射特性预测方法相比，本发明无需对加载阵列天线后的整个舰船进行整体建模，避免因整体建模带来的巨大的计算量，使得舰载大规模阵列天线的全船散射特性预测变得可行。

2、本发明将大规模阵列天线对舰船的影响也纳入计算修正，以得到更为准确的结果，并且只考虑阵列天线起作用的对应角域范围内的影响，避免了考虑所有角域范围时带来繁重而无必要的计算。

3、舰载大规模阵列天线的全船散射特性预测方法的实现，为更准确地预测舰船的散射特性提供参考依据，并且还有望用于飞机及其他平台上阵列天线的电磁散射预测分析。

附图说明

图1为本发明一实施例对单个阵元的建模示意图(带坐标轴)。

图2为大规模阵列天线的散射特性结果示意图。

图3为大规模阵列天线在对应角域的散射特性对舰船整体的修正结果图。

图4为所有角域的全船散射特性的示意图。

图5为修正后所有角域的全船散射结果的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例进行进一步说明。

一舰载大规模阵列天线，各阵元之间正交叉排列，阵元天线仅仅在方位角60-90度，俯仰角0度范围内起作用。