[发明专利]基于机电耦合的变形有源相控阵雷达探测性能快速评估方法

权利要求书

1.基于机电耦合的变形有源相控阵雷达探测性能快速评估方法，其特征在于，包括下列过程：

(1)确定有源相控阵雷达的阵列天线阵元类型，以及阵列天线的结构参数和电磁工作参数；

(2)基于阵列天线辐射原理，计算理想阵列天线的方向图，并得到包括增益、副瓣和3dB波瓣宽度的阵列天线重要性能参数；

(3)对所处某种工作环境载荷的雷达天线进行结构分析；

(4)得到阵列天线单元结构位移，即阵列天线阵元中心采样节点Q_i变形后的位移(Δx_i,Δy_i,Δz_i)，并计算变形后采样点的新坐标(x_i+Δx_i,y_i+Δy_i,z_i+Δz_i)；

(5)由步骤(2)中包括增益、副瓣和3dB波瓣宽度理想阵列天线重要性能参数和步骤(4)中天线单元结构位移，结合阵列天线结构变形前后雷达主要探测性能分析参数模型，确定天线发生结构变形后的雷达主要探测性能指标；

所述步骤(5)按如下步骤进行：

(5a)天线方向图畸变前后雷达最远探测距离分析参数模型：

其中，理想情况雷达最远探测距离为R_max，天线发生形变之后雷达最远探测距离为

雷达采用收发一体天线，即：G_tr＝G_t·G_r＝G²，g_tr＝g_t·g_r＝g²，G'_tr＝G'_t·G'_r＝G'²，g'_tr＝g'_t·g'_r＝g'²；

其中，G_t、G_r分别为理想情况下雷达发射、接收天线增益；g_t、g_r分别为理想情况下雷达发射、接收天线平均副瓣；θ₃、θ'₃分别为理想情况下、变形情况下雷达天线3dB波瓣宽度；G'_t、G'_r分别为变形情况下雷达发射、接收天线增益；g'_t、g'_r分别为变形情况下雷达发射、接收天线平均副瓣；C_req为理想情况下检测单元剩余杂波功率，N₀为理想情况下雷达接收机噪声功率；

(5b)根据阵列天线辐射场方向图函数F(θ,φ)，并利用下列公式，可以计算得到阵列天线辐射场的增益方向图函数

当天线发生结构位移后，阵列天线辐射场的增益方向图函数

其中，变形后阵列天线辐射场方向图函数为：

由公式(7)、(8)直接建立天线结构变形与变形后天线增益的关系；

(5c)理想天线方向图的3dB波瓣宽度计算方法如下：

其中，K为量纲为角度的波束宽度因子，不同的天线单元具有不同的k；λ为工作波长；

变形天线方向图的3dB波瓣宽度估算方法如下：

其中d'_x＝dx+Δd'_x,其中Δd'_x为天线结构变形沿着x轴正向的平均变化量，Δd'_x表达式为：

这里直接建立天线结构变形与变形后波瓣宽度比的关系；

(5d)理想天线最大副瓣电平表达式为：

其中F_m为的最大值，为最大副瓣值的电场强度；

变形天线最大副瓣电平表达式为：

其中，变形后天线为最大副瓣值的电场强度；

由公式(5)直接建立了天线结构变形与变形后最大副瓣的关系；

(5e)根据公式(6)、(9)、(12)以及天线性能参数中增益G，平均副瓣g，3dB波瓣宽度θ₃；即可确定公式(5)中在载荷作用下天线发生形变之后雷达最远探测距离R'_max与理想情况雷达最远探测距离R_max定量关系表达式；

(5f)天线方向图畸变前后雷达方位分辨率Δθ分析参数模型：

其中，Δθ＝κθ₃，κ为比例常数；θ₃为理想天线3dB波瓣宽度，θ'₃为变形后天线的3dB波瓣宽度；

(5g)天线方向图畸变前后雷达速度分辨率Δv分析参数模型：

其中，t_s为雷达波束驻留时间，K₁为多普勒处理器的宽度，θ₃为理想天线3dB波瓣宽度，θ'₃为变形后天线的3dB波瓣宽度；

(5h)根据公式(5)、(13)、(14)即可确定环境载荷作用下雷达主要探测性能的变化程度。