[发明专利]一种目标辐射阵列结构的设计方法

说明书

本发明公开了一种目标辐射阵列结构的设计方法，包括如下步骤：根据设计需要，确定天线阵列的结构参数、电磁工作参数、各个天线口面场数据、天线阵列位置坐标、各天线水平及俯仰角度；选定基本阵列天线的阵元数，根据多种材料的特性；根据选定的参数、基本天线阵元数以及材料，分别建立天线结构模型，设置各层厚度及介电常数，并对天线模型进行网格剖分；对当前阵列天线模型进检测对比，确定最优设计。能够进行不同结构的天线极性设计的检测，能够在不同结构的阵列天线中得到最优设计，提高生产出的天线良品率。

技术领域

本发明涉及天线阵列结构设计技术领域，具体为一种目标辐射阵列结构的设计方法。

背景技术

目标辐射阵列是一种常见的阵列天线方式，所谓阵列天线是由多个天线单元按照一定分布方式构成的，用于提高移动通信中天线系统的性能，阵列天线中的每个天线单元是相互独立的单元，每个天线单元也称作阵元，每个天线单元可以采用全向天线或定向天线，阵列天线的结构不同其性能不动，如果直接根据位置固定的已有阵元结构设计，很容易出现性能不符合实际使用要求的情况，而目前对不同结构的天线性能无法直接通过设计体现，针对上述问题，发明人提出一种目标辐射阵列结构的设计方法用于解决上述问题。

发明内容

为了解决阵列天线的结构不同其性能不动，如果直接根据位置固定的已有阵元结构设计，很容易出现性能不符合实际使用要求的情况，而目前对不同结构的天线性能无法直接通过设计体现的问题；本发明的目的在于提供一种目标辐射阵列结构的设计方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种目标辐射阵列结构的设计方法，包括如下步骤：

S1、根据设计需要，确定天线阵列的结构参数、电磁工作参数、各个天线口面场数据、天线阵列位置坐标、各天线水平及俯仰角度；

S2、选定基本阵列天线的阵元数，根据多种材料的特性选择天线材料；

S3、根据选定的参数、基本天线阵元数以及材料，分别建立天线结构模型，设置各层厚度及介电常数，并对天线模型进行网格剖分；

S4、对当前阵列天线模型进检测对比，确定最优设计。

优选的一种实施案例，所述天线阵列的结构参数包括口径大小、单元间距，天线阵列的电磁工作参数，包括天线的中心工作电磁波频率、电磁波波长，以及雷达探测波频率和雷达探测波波长。

优选的一种实施案例，所述天线口面场数据通过电磁仿真软件进行计算或通过天线辐射公式直接进行口面场数据计算。

优选的一种实施案例，步骤S2中，基本阵列天线为8阵元均匀圆形阵列天线，确定数目的阵元具体为：从8阵元均匀圆形阵列天线的所有阵元中任意选出6个阵元、或4个阵元，对于同一传输时间间隔内的不同时隙选择不同阵元组合组成的阵列天线结构，或者选择同一种阵元组合组成的阵列天线结构，多种材料的特性包括弹性模量、材料密度、冷板、T/R组件、阵面框架、安装支架及天线单元的材料属性，天线单元的材料属性包括密度、弹性模量、泊松比以及热膨胀系数。

优选的一种实施案例，步骤S3中，利用口面积分-表面积分方法计算天线阵列中各天线阵元产生的电场幅值和相位，使用CATIA软件建立天线罩结构的几何模型，并使用PATRAN软件对模型进行网格剖分。

优选的一种实施案例，步骤S4中，对当前阵列天线模型进检测对比采用当前阵列天线结构进行信号的接收和检测，判断接收信号的传输时间间隔和/或时隙位置是否发生变化，如果是，则从基本阵列天线的所有阵元中重新选出确定数目的阵元组成新阵列天线结构，并采用新阵列天线结构进行信号的接收和检测，否则继续判断，并通过ANSYS软件中建立阵列天线的结构有限元模型，根据阵列天线有限元模型中天线单元总的位置偏移量，计算阵中相邻两天线单元在观察点处的散射场空间相位差，进而得到阵列天线散射场的口面相位误差，判断相位差是否满足使用要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：