陣列天線結(jié)構(gòu)變形與RCS耦合建模及綜合性能分析.pdf

1、隱身技術(shù)在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中占有十分重要的地位，得到了越來越多的國家的重視和發(fā)展。隨著外形隱身技術(shù)的發(fā)展和新型材料的應(yīng)用，目標(biāo)自身的雷達(dá)散射截面（RCS）已經(jīng)非常小，因而陣列天線已經(jīng)成為其所搭載的低可見平臺(tái)RCS的主要貢獻(xiàn)者。復(fù)雜服役環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)變形會(huì)使得陣列天線輻射性能惡化同時(shí)也會(huì)極大的影響陣列天線的散射性能，然而陣列天線RCS計(jì)算復(fù)雜，同時(shí)結(jié)構(gòu)變形對(duì)散射性能的影響難以預(yù)估和計(jì)算，且國內(nèi)外鮮有研究。因此，對(duì)陣列天線結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)與其RCS之間

2、耦合關(guān)系的研究將變得非常重要?；诖?，本文深入研究了陣列天線結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)與其電磁散射場(chǎng)之間的耦合關(guān)系，分析了結(jié)構(gòu)變形對(duì)陣列天線散射性能的影響。同時(shí)，結(jié)合陣列天線輻射場(chǎng)性能，研究了陣列天線輻射和散射綜合方法。本文的主要內(nèi)容如下：
　　(1)在不考慮陣列天線單元之間的互耦效應(yīng)和邊緣效應(yīng)的情況下，從相位誤差分析的角度出發(fā)，建立了陣列天線結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)與RCS耦合模型（SD-RCS）。通過將SD-RCS耦合模型計(jì)算結(jié)果和電磁分析軟件FEKO實(shí)體

3、建模仿真的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了耦合模型的準(zhǔn)確性和有效性。并結(jié)合 SD-RCS耦合模型，針對(duì)工程中陣列天線陣面變形常出現(xiàn)的馬鞍面變形，分析了結(jié)構(gòu)變形對(duì)于陣列天線散射性能的影響。仿真結(jié)果表明，隨著陣面馬鞍面變形的增大，陣列天線輻射性能下降而散射性能有所改善，當(dāng)陣面最大變形zmax>λ/4時(shí)陣列天線增益下降明顯，同時(shí)RCS縮減明顯。
　　(2)針對(duì)結(jié)構(gòu)變形會(huì)使得陣列天線輻射性能下降的同時(shí)可以在一定程度上改善其散射性能這一特點(diǎn)，基于 SD

4、-RCS耦合模型，提出了陣列天線輻射性能和散射性能綜合優(yōu)化方法。并結(jié)合粒子群優(yōu)化算法（PSO），通過優(yōu)化陣列天線中天線單元的安裝高度，實(shí)現(xiàn)陣列天線輻射和散射性能綜合最優(yōu)。仿真實(shí)例表明，對(duì)于7×7面陣在增益損失1.29dB滿足其輻射性能的前提下，其 RCS縮減量可達(dá)到20.06dBsm，極大改善了陣列天線的散射性能。
　　(3)針對(duì)傾斜安裝時(shí)陣列天線散射主瓣偏離最大方向，副瓣成為陣列天線被探測(cè)的最大威脅，以及低副瓣對(duì)陣列天線輻射性能

5、的重要性，同時(shí)考慮到以往實(shí)現(xiàn)輻射場(chǎng)低副瓣的方法中，幅度加權(quán)和相位加權(quán)在實(shí)現(xiàn)散射場(chǎng)低副瓣時(shí)效果甚微，以及密度加權(quán)中不等間距陣的不足，基于 SD-RCS耦合模型，提出了通過密度加權(quán)中的稀疏陣同時(shí)實(shí)現(xiàn)輻射場(chǎng)和散射場(chǎng)低副瓣的方法。并結(jié)合遺傳算法（GA），通過優(yōu)化陣列天線單元排布，得到同時(shí)實(shí)現(xiàn)輻射場(chǎng)和散射場(chǎng)低副瓣的最優(yōu)稀疏陣。仿真實(shí)例表明，對(duì)于單元間距為0.5λ，口徑為10λ的等間距矩形柵格圓口陣，通過本文方法使得輻射場(chǎng) E面 MSL為-24.9