[发明专利]弧度变形的共形微带贴片天线方向图快速估算方法

说明书

本发明涉及共形天线技术，尤其涉及一种弧度变形的共形微带贴片天线方向图快速估算方法，依次包括对介质板上的微带贴片天线建模步骤、仿真微带贴片天线模型，并得到辐射电参数值的步骤、曲线拟合确定曲面微带贴片天线的H面方向图函数的步骤及得到曲面微带贴片阵列形成的共形天线的H面方向图及方向图函数步骤，为受到形变影响的贴片微带天线提供了一种有效的天线方向快速估算方法。通过对不同程度形变天线的仿真，获取天线辐射方向图数据，从而进行曲线拟合，得到天线H面方向图函数公式，使得可以通过该公式快速计算变形共形微带贴片天线阵列远场H面方向图。计算变形微带天线方向图时，可套用本发明提出的该公式实现快速计算。

技术领域

本发明涉及共形天线技术，尤其涉及微带贴片天线方向图的快速估算。

背景技术

共形天线是一种与载体平台结构一致天线结构形式，既具有结构承载功能，又具有电磁信号的收发能力。共形天线作为飞艇、机翼等飞行器蒙皮结构，将直接承受振动、冲击等环境载荷的作用，进而不可避免地产生结构变形，而嵌入其中的共形天线性能也将变化，继而影响飞行器在动态服役环境中的探测距离、抗干扰性和成像清晰度等性能。

国内外对结构因素对阵列天线电性能影响方面开展了较多研究，但重要的研究成果保密。国外的H.S.C.Wang等人深入研究了工程实际中两种典型的阵面变形方式对天线电性能的影响。A.Ossowska等指出了高分辨率宽测绘带合成孔径雷达阵面变形的三种形式，分别为对称变形、非对称变形以及随机变形，并研究这些阵面结构变形对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达电性能的影响。国内西安电子科技大学的电子装备结构教育部重点实验室对阵列天线的多场耦合理论及技术进行了深入的研究，给出了阵列天线电磁辐射场、温度场、结构位移场之间的三场耦合关系，进而分析了环境载荷、阵元安装误差引起的结构变形对阵列天线辐射性能的影响。但上述研究均侧重于分析阵列形变对天线电性能的影响，对阵元形变对天线电性能的影响研究较少。但阵元变形对阵元方向图和增益及天线整体方向图和增益均有不可忽视的影响，但该影响关系较为复杂，不易获得。因此，想要深入研究环境载荷对共形天线性能的影响，便需要一种既考虑阵元变形又考虑阵列变形的共形天线方向图快速估算方法。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种解决共形天线在发生形变后，能够对远场辐射方向图的快速估算的一种弧度变形的共形微带贴片天线方向图快速估算方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种弧度变形的共形微带贴片天线方向图快速估算方法，包括如下步骤：

1)对介质板上的微带贴片天线建模步骤：通过高频电磁仿真软件HFSS进行建模，以平面微带贴片天线的介质板底面边缘中心处为原点o，平面微带贴片宽的延伸方向为x轴，平面微带贴片长的延伸方向为y轴，垂直于xoy平面为z轴，z轴方向为由介质板底面指向介质板表面，在所述坐标系内建立平面微带贴片天线的模型；

同时，将平面微带贴片天线的介质板及平面微带贴片进行不同弧度的变形，形成曲面微带贴片天线，呈弧度变形的平面微带贴片为曲面微带贴片；以介质板变形弧度圆心为原点o，x、y、z轴与平面微带贴片天线一致，在所述坐标系内建立曲面微带贴片天线的模型；

2)仿真辐射方向图步骤：采用高频电磁仿真软件HFSS，对步骤1)建立的平面微带贴片天线模型和曲面微带贴片天线模型进行仿真，并在HFSS软件上生成平面微带贴片天线和曲面微带贴片天线的远场H面方向图，即可得到曲面微带贴片天线在不同变形弧度的半径r下，辐射方向矢量在与z轴夹角为90°的平面上与x轴夹角为-180°～180°上的每个角度的辐射电参数值；

3)曲线拟合确定曲面微带贴片天线的H面方向图函数步骤：使用Matlab对步骤2)得到的不同变形弧度的曲面微带贴片天线的远场H面方向图的电参数进行分析，通过曲线拟合得到描述曲面微带贴片天线形变程度的函数f(Δr)，此时即可得到所述曲面微带贴片在弧形介质板上的H面方向图函数通式：

公式中的