[发明专利]一种天线罩波束平均入射角计算方法

说明书

一种天线罩波束平均入射角计算方法，使用精度较高的电磁积分算法替代精度较低的几何光学方法，结合阈值筛选和加权平均，获得更准确的天线罩波束平均入射角参数，从而为天线罩电性能设计与优化提供更加准确的设计参数。

技术领域

本发明涉及雷达天线罩设计中的电性能设计方法，尤其涉及一种天线罩电性能设计方法。

背景技术

雷达天线罩是导引头雷达系统的重要组成部分，它可以保护导引头雷达系统免受外界复杂环境的影响。除物理上的保护功能外，在电性能层面，天线罩还需要具备较好的电磁透波特性。对于常见的单层介质天线罩，其电性能的优劣主要受天线罩壁厚参数的设计效果影响。而在进行天线罩电性能设计时，天线罩的罩壁厚度参数设计主要依赖于天线罩波束平均入射角的计算结果。天线罩波束平均入射角是指在天线发射电磁波束传播至罩体内壁表面时，波束传播方向与罩壁法向形成的等效夹角。传统计算天线罩波束平均入射角的方式是基于几何光学理论的射线求解法，这种方法忽略了电磁波束的衍射效应，计算误差较大，对于天线罩电性能设计存在明显的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线罩波束平均入射角计算方法，获得更准确的天线罩波束平均入射角参数，为天线罩电性能设计与优化提供更加准确的设计参数。

为了达到上述目的，本发明提供一种天线罩波束平均入射角计算方法，包含以下步骤：

步骤S1、建立天线罩外形面几何模型，并采用三角面元剖分；

步骤S2、设置天线转动角度，提取天线的口面辐射电磁场分布与位置信息；

步骤S3、基于物理光学理论公式，执行天线口面场电磁积分，计算天线波束传播到天线罩外形面各个三角面元的电磁场分布；

步骤4、通过计算各三角面元上电磁波束坡印廷矢量，再结合三角面元法向矢量求夹角而获得天线发射电磁波在各三角面元上的波束入射角；

其中，为单位坡印廷矢量单位向量，为天线罩剖分三角面元电场向量，为三角面元磁场向量，和通过物理光学积分算法求得；θ代表天线电磁波束在天线罩内壁各个三角面元上的波束入射角，为各三角面元的外法向矢量对应的单位向量；

步骤S5、处理所有三角面元的波束入射角数据集，获得天线发射电磁波在天线罩内壁上的波束平均入射角。

所述波束入射角数据集处理方法包含：

筛选：对所有三角面元的坡印廷矢量取模值，并求得模值最大值；设置筛选阈值，筛选阈值为坡印廷矢量模值最大值乘以比例系数；删除坡印廷矢量模值低于筛选阈值的三角面元入射角数据，只保留坡印廷矢量模值高于筛选阈值的三角面元入射角数据；

加权平均：以坡印廷矢量模值大小为权重，对坡印廷矢量模值高于筛选阈值的三角面元入射角数据进行加权平均，最终获得天线波束在天线罩内壁的等效波束入射角数值θ_equivalent；

其中，S₁、S₂、...S_n为阈值筛选后的三角面元的坡印廷矢量模值，θ₁、θ₂、...θ_n为与S₁、S₂、...S_n对应的三角面元入射角。

所述比例系数介于0到1之间。

本发明通过使用精度较高的电磁积分算法替代精度较低的几何光学方法，结合阈值筛选和加权平均，获得更准确的天线罩波束平均入射角参数，从而为天线罩电性能设计与优化提供更加准确的设计参数。

附图说明