[发明专利]一种微带稀疏天线阵列增益快速计算方法

权利要求书

1.一种微带稀疏天线阵列增益快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：天线阵列单元前向远场场值数据电磁仿真：通过电磁仿真获得微带稀疏天线阵列的天线阵列单元在激励下的X\Y\Z三个方向的前向远场场值数据、增益以及天线阵列单元辐射效率；

步骤二：子阵列划分和归类：根据设计好的微带稀疏天线阵列的布局，依次将邻近的耦合强度大于1％的天线阵列单元划分组成一个子阵列，并将结构相同的子阵列归为一种子阵列类型。

步骤三：子阵列内部天线阵列单元的前向远场场值数据电磁仿真：对步骤二中划分得到的不同子阵列类型的内部天线阵列单元分别进行激励，获得各子阵列类型内部天线阵列单元各自的前向远场场值数据。

步骤四：系统误差计算：根据步骤一中获得天线阵列单元的前向远场场值数据，通过电磁场换算功率，结合天线辐射效率，计算出该天线阵列单元的前向增益，并与步骤一电磁仿真直接获得的增益比对，得到系统误差；

步骤五：微带稀疏阵列前向增益计算：按照微带稀疏天线阵列各个天线阵列单元的实际激励，以及各个天线阵列单元的空间坐标，在步骤三中获得的各子阵列类型的内部天线阵列单元各自前向远场场值数据基础上，进行实际激励的幅度和相位的叠加，并采取电场矢量叠加的方式，获得最终微带稀疏天线阵列实际激励下的前向总的远场；采取电磁场与功率换算方式，结合天线阵列单元辐射效率以及步骤四中获得的系统误差修正，计算获得微带稀疏天线阵列的前向增益；

步骤六：微带稀疏阵列后向增益计算：增大天线阵列单元中介质的长度，扩大金属地面，通过电磁仿真获得天线阵列单元的后向远场场值数据；利用步骤五的方法，计算获得微带稀疏天线阵列的后向增益；

步骤七：微带稀疏天线阵列全向增益合成：将步骤五和步骤六得到的前、后向增益进行整合，最终获得微带稀疏天线阵列的全向增益。

2.根据权利要求1所述的微带稀疏天线阵列增益快速计算方法，其特征在于，X\Y\Z三个方向的远场场值数据获取方法具体为：采用1v电压0°相位的激励，电磁仿真获得该电压激励下XYZ三个方向的远场场值数据，其中，前向远场场值数据仿真时俯仰角θ取值0°～90°，方位角取值0°～360°；后向远场场值数据仿真时俯仰角θ取值90°～180°，方位角取值0°～360°。

3.根据权利要求1所述的微带稀疏天线阵列增益快速计算方法，其特征在于，所述步骤二中，具体划分方法为：将邻近的中心间距小于1.2个电磁波波长的天线阵列单元划分为一个子阵列。

4.根据权利要求1所述的微带稀疏天线阵列增益快速计算方法，其特征在于，所述步骤四中系统误差计算具体为：

首先计算前向远场场值数据rE_T：

abs表示绝对值，分别表示X\Y\Z三个方向的前向远场场值数据；

其次计算辐射强度U：

再计算平均辐射强度U_ave，并计算得到天线阵列单元增益Gain_c：

η为天线阵列单元辐射效率；

系统误差为：

Δ_Gain＝Gain_c-Gain_o

Gain_o表示仿真得到的天线阵列单元增益。

5.根据权利要求1所述的微带稀疏天线阵列增益快速计算方法，其特征在于，所述步骤五中，微带稀疏天线阵列实际激励下的前向总的远场计算方法具体为：

其中，k表示天线阵列单元在微带稀疏天线阵列中的序号，分别是X\Y\Z三个方向的前向总场值数据，L_xk、L_yk、L_zk分别是天线阵列单元在X\Y\Z三个方向的空间坐标；E_k和是第k个天线阵列单元实际激励的幅度和相位，λ是电磁波波长。A_xMnk、A_yMnk、A_zMnk分别表示第k个天线阵列单元经子阵列划分为M类子阵列内部的第n个天线阵列单元仿真远场在X\Y\Z三个方向的归一化幅度，表示第k个天线阵列单元经子阵列划分为M类子阵列内部的第n个天线阵列单元仿真远场在X\Y\Z三个方向的相位。