平面相控阵列天线的近场电磁安全分析方法

摘要

本发明提供了一种系统平台上平面相控阵列天线的近场电磁安全分析方法，通过计算相控阵天线辐射的近场电磁环境从而分析系统平台上平面相控阵天线附近人员和设备的电磁安全性。平面相控阵天线的近场由每个有源(激励)阵元在阵中的辐射场叠加而获得。平面阵列天线的近场区域相对于阵元来说，已经是远场区域。求解出每个阵元在阵中的辐射远场后，叠加并校正后即可获得阵列天线的近场。根据近场电场数据与电磁安全性标准规定的电场限值比较，来判断系统平台上处于相控阵天线近场的人员和设备的电磁安全性。本方法的每一步都基于严格的理论，理论上的严谨性保证了计算结果的精确性，从而能够精确分析处于天线近场区域的人员和设备的电磁安全性。

主权项

1.平面相控阵列天线的近场电磁安全分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：1)求解有源阵元天线在阵中的辐射场：取以某一阵元天线为中心的±2λ范围的小阵列，以小阵列中心单元为激励阵元，即有源阵元，其它阵元接匹配负载，这样的小阵列的辐射场视为中心阵元天线在无限阵中受到激励时的辐射场，小阵列的辐射波瓣等价于无限阵中单元波瓣，以代替有源阵元在实际阵列中的波瓣；λ为电磁波的真空波长；将有源阵元天线的辐射场用三维直角坐标表示；对采用一定功率激励的阵元远场的电场强度有r为观察点到原点的距离，观察点位置向量为为观察点方向的单位向量。对方向的观察点，为常量；用直角坐标表示的不同分量：式中E_x、E_y、E_z均为复数，包含实部和虚部；当时，位置的电场场强为其中δ为有源阵元的相位，由天线的波束方向确定；k为波矢，k＝2π/λ；由上式可见，只要确定了某一方向的可很方便的求出该方向上任意位置的电场场强；2)给有源阵元的相位赋值：(2)式中的δ为有源阵元的相位，当确定了整个平面阵列天线的波束方向后，δ即被赋值；平面阵列天线包括数千个阵元，相位赋值后第i个有源阵元在观察点的电场为其中E_ix、E_iy、E_iz为x、y、z方向的电场分量，均为复数；磁场为其中H_ix、H_iy、H_iz为x、y、z方向的磁场分量，满足为观察点的单位方向向量，η为自由空间波阻抗；3)场强叠加：设平面阵列天线阵元数量为N，合场强为电场和磁场幅度分别为4)场强校正：用平面阵列天线辐射的功率来对场强进行校正，使施加激励的总功率与天线辐射场的总功率相等；5)分析判断处于平面相控阵天线近场的人员和设备的电磁安全性：根据前述过程计算出相控阵天线在系统平台上任意位置产生的电场场强，与系统平台上电磁安全性标准规定的人员和不同类型设备的安全限值比较，即可判断其电磁安全性。