[发明专利]一种确定具有复杂结构天线近场相位中心的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线近场相位中心评定的方法，特别是涉及一种确定具有复杂结构天线近场相位中心的方法。

背景技术

由于星载有效载荷要求，黑体定标源的截面大小有限，对定标天线的方向性要求极高，主瓣波束落在定标源上的焦半径的1/2（采用周期定标方式时黑体定标源的直径在300mm－500mm左右），定标天线与黑体定标源的间距基本在200mm－700mm范围内，这个范围对于90GHz以下频段的定标天线为近、远场过渡区域，其相位中心会随着沿天线主瓣方向的距离和观测角度发生显著变化，基于空间法测量黑体定标源发射率时，需要精确确定近、远场过渡区域内黑体定标源到定标天线相位中心的距离，进而评定亮温传递系统不确定度。

测量天线相位中心广泛采用的方法是三点法，该方法主要用于低频天线远区场相位中心的测量。对于毫米波波段天线，在近区内采用三点法时，通常会引入测试设备对天线近区场的干扰，从而对测试结果造成影响，并且测量精度对测试过程中信号源频率、测量场地及环境的反射、测相及测距仪器的精度要求都非常高，给实验测试和测量结果的不确定度评定带来困难。因此，对于毫米波波段定标天线基于理论计算给出近、远场过渡区内相位中心的评定结果则不失为一种有效的方法。

传统的天线相位中心理论计算方法均基于天线的远场区辐射场值来确定，由于天线远区辐射场的解析表达式容易确定，采用空间几何学中取二阶导数的方法或两点方法即可实现相位中心的确定。但在天线近、远场过渡区域，确定辐射场的解析表达式时需要评估传播距离高次项的影响，并且有些天线结构复杂，辐射场的解析表达式本身就难以确定，无法满足传统相位中心评定方法中需要获得天线的辐射场解析表达式的计算要求。

因此，需要有一种方法能够较为方便地获得近、远场过渡区域观测点处的场值，克服天线辐射场近、远场过渡区域解析表达式难以确定的困难，并确定相应的相位中心计算方法，以利用工程化应用。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的提供一种确定具有复杂结构天线近场相位中心的方法。该方法首先通过获得包围天线的外推边界上的场值，得到该外推边界上的等效电流和磁流，由自由空间格林函数表示的矢量势函数得到沿天线主瓣方向任一距离（包括近区和远区）处指定平面截面上的辐射场幅值和相位分布，利用该平面界面上辐射场幅值和相位的等相位面分布，最后利用空间几何学确定曲率半径的方法确定天线的相位中心。

本发明采用下述技术方案：

一种确定具有复杂结构天线近场相位中心的方法，该方法包括如下步骤：

1）对复杂结构天线进行电磁学仿真建模，确定复杂结构天线的外推边界，相位中心计算参考平面，参考平面上的观察点及位于包围天线外推边界上的源点，并根据外推边界上源点S_A的电场和磁场得到外推边界上的电流和磁流

2）确定所述复杂结构天线的电磁学特性；

3）确定包围天线的外推边界面上的场值；

4）确定相位中心的参考观测面的辅助函数；

5）确定等相位面曲率半径；

6）确定复杂结构天线近场相位中心。

所述步骤1外推边界上的电流和磁流为