[发明专利]船舶大规模平面相控阵天线优化布局方法

权利要求书

1.船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)对于设置在船舶平面的两个阵列天线，设其中一个为发射阵列天线，另一个为被干扰阵列天线，求出发射阵列天线的端口电流；

2)根据发射阵列天线的端口电流和阵列天线间互阻抗矩阵求解被干扰阵列天线的端口电流，即被干扰天线的耦合参数；

3)用隔离度来衡量阵列天线间互耦，定义为

其中P_r为发射阵列天线的发射功率，对一个确定的发射阵列天线来说，为已知量；P_s为被干扰阵列天线的接收功率，I_i为被干扰阵列天线的各端口电流，R为被干扰天线阵元激励端的内阻抗；

4)将发射阵列天线和被干扰阵列天线布置在不同的位置，并且变换发射阵列天线的波束方向，以得到隔离度随波束方向的变化曲线，对比不同位置下得到的隔离度的值，选取各方向下隔离度都较低的位置作为阵列天线的最优布局；所述发射阵列天线的波束方向包括方位角和俯仰角。

2.根据权利要求1所述的船舶大规模平面相控阵列天线优化布局方法，其特征在于：所述步骤1)将阵元数为N的发射阵列天线和阵元数为N′的被干扰阵列天线构成的整个系统视为N+N′个端口的线性网络，激励电压和响应电流满足：

V＝ZI    (1)，

V、I、Z分别为两个阵列天线的端口激励电压、响应电流、端口互阻抗矩阵；

V、I、Z表示为

V=VeVr,]]>I=IeIr,]]>Z=ZeeZerZreZrr,]]>

分别带入式(1)，得到：

VeVr=ZeeZerZreZrrIeIr---(2),]]>

V_e和V_r分别为发射阵列天线、被干扰阵列天线的端口激励电压矩阵，I_e和I_r分别为发射阵列天线、被干扰阵列天线的端口电流矩阵，Z_ee和Z_rr分别为发射阵列天线、被干扰阵列天线的自阻抗矩阵，Z_er、Z_re为发射阵列天线与被干扰阵列天线间的互阻抗矩阵，由于阵列天线间的互易性，有Z_er＝Z_re；

发射阵列天线包括N个阵元，设V_e和I_e为：

Ve=V1V2MVN,]]>Ie=I1I2MIN,]]>

V₁、V₂、…V_N为阵元1、2、…、N的端口激励电压，为已知量，且为复数，可根据发射阵列天线的发射波束的方位角、俯仰角确定其相位，根据发射功率确定其幅度；I₁、I₂、…I_N为阵元1、2、…N的端口电流；

被干扰阵列天线包括N′个阵元，设V_r和I_r为：

Vr=V1′V2′MVN′,]]>Ir=I1′I2′MIN′,]]>

V′₁、V′₂、Λ、V′_N为阵元1′、2′、…N′的端口电压，I′₁、I′₂、Λ、I′_N为阵元1′、2′、…N′的端口电流；

Z_ee、Z_rr、Z_er、Z_re分别为：

Zee=Z11Z12ΛZ1NZ21Z22ΛZ2NMMMMZN1ZN2ΛZNN,]]>Zrr=Z1′1′Z1′2′ΛZ1′N′Z2′1′Z2′2′ΛZ2′N′MMMMZN′1′ZN′2′ΛZN′′N′,]]>

Zer=Z11′Z12′ΛZ1N′Z21′Z22′ΛZ2N′MMMMZN1′ZN2′ΛZNN′,]]>Zre=Z1′1Z1′2ΛZ1′NZ2′1Z2′2ΛZ2′NMMMMZN′1ZN′2ΛZN′N,]]>

式中，Z_ij为阵元i与阵元j的互阻抗，i和j分别取1～N或1′～N′中的值；

根据(2)式可得：

V_e＝Z_eeI_e+Z_erI_r    (3)，

由于||Z_er||＜＜||Z_ee||和||I_r||＜＜||I_e||，式(3)变为：

V_e≈Z_eeI_e    (4)，

从而有

Ie≈Zee-1Ve---(5),]]>

这样就获得了发射阵列天线的端口电流I_e。