一种射频仿真系统中球面复合阵列近场效应的校准方法

摘要

本发明公开了一种射频仿真系统中球面复合阵列近场效应的校准方法，属于仪器设备校准技术领域。球面复合阵列是由微波与毫米波天线阵列组成，从而产生微波与毫米波频段的电磁波信号的装置。校准方法的步骤：联合全波算法和高频算法精确计算复合阵列中给定子阵（三元组）天线在周围同频、异频天线单元存在的环境中发射时，接收天线位置处（通常位于发射三元组天线的辐射近场）的电场分布；基于此电场相位分布，应用相位梯度法求出三元组辐射场的等效相位中心，并计算与基于重心公式所得等效相位中心估计值的偏差；根据偏差值校准三元组各单元输入功率比例。本发明可制成校准表，便于在工程中对复合阵列近场效应进行快速、实时校准。

主权项

一种射频仿真系统中球面复合阵列近场效应的校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：以发射天线球面阵列球心即被测目标的接收天线位置为坐标原点，根据所需电磁波信号的方位角与俯仰角，用重心公式计算阵列中对应三元组各单元的输入功率初值，以及在被测目标处来波等效相位中心的估计值；其中，所述三元组为球面复合阵列上任意相邻的三个同频天线组成的子阵；步骤2：使用重心公式所得三元组各单元输入功率的初值，用全波方法和一致性几何绕射理论(UTD)相结合的混合算法，计算工作三元组及近旁同频和异频单元存在时的复杂电磁环境下接收天线附近的三元组辐射近场的幅度和相位分布；步骤3：根据计算所得的三元组辐射场的相位分布，用相位梯度法计算三元组电磁波信号的等效相位中心的准确值与估计值的方位偏差lx和俯仰偏差ly；lx与ly分别除以阵面半径便得到方位方向和俯仰方向的测角偏差，即所谓“测角误差”；步骤4：若测角误差小于所给定的误差范围，则以重心公式所得的功率作为三元组各单元实际输入功率；否则按修正公式对三元组各单元的输入功率值进行修正，得到更精确的输入功率值，重复上述步骤1至步骤3直至获得满足给定误差范围的测角误差；其中，修正公式如下所示：$M_3=\frac{\frac{L}{2}·(1-{\upsilon }_Q)+({\tau }_Q*L-\frac{L}{2}-(lx+ly.tan\partial \left)\right)}{\frac{L}{2}·(1-{\upsilon }_Q)-({\tau }_Q*L-\frac{L}{2}-(lx+ly.tan\partial \left)\right)}$$M_2=(1+M_3)·\frac{\sqrt{L^2+{({\tau }_Q*L-\frac{L}{2})}^2}-\sqrt{{\left(\right(1-{\upsilon }_Q)*L)}^2+{({\tau }_Q*L-\frac{L}{2})}^2}-\frac{ly}{cos}}{\sqrt{{\left(\right(1-{\upsilon }_Q)*L)}^2+{({\tau }_Q*L-\frac{L}{2})}^2}+\frac{ly}{\cos }}$三元组中三个天线分别命名为Mic1、Mic2以及Mic3，其相应的输入幅度分别为M1、M2以及M3，以Mic1的输入幅度为基准，即M1＝1，L为三元组中任意两天线连线长度，M3和M2为指定等效相位中心位置处Q(τ_Q,υ_Q)并考虑了由于近场效应引起的方位方向和俯仰方向的偏差(lx,ly)的修正后的输入幅度；根据修正后的输入幅度能够计算三元组各单元相应的修正后输入功率。