论文部分内容阅读
随着科学技术的迅速发展,天线技术不断地进步,相控阵列天线的发展受到国内外普遍的重视。相控阵列天线被广泛应用于各个方面,如军用、民用、商用等等,其中军用雷达包括各种基地、舰载、机载、星载雷达,卫星通信和航海事业等等。为了满足对全空域下同时出现的多个目标的覆盖,且尽可能增大天线扫描角范围和降低旁瓣电平,往往采用共形球面阵。 本文针对球面阵波束资源分配的问题实现数学建模,并给出球面阵的结构模型和相关参数。该阵列的天线单元按平行于半球口面并垂直于半球面的法线的圆环阵分布,每层圆环阵按弧长间隔约为半个波长,同一层圆环阵中相邻阵元间隔约为半个波长。球面阵的阵元电流都是等幅馈电,相位由目标方位确定。空域中同时出现多个目标,每个球冠阵产生的主波束方向对准一个目标方位,球冠阵主波束方向与球心到球冠阵圆心连线的法向方向同相,球冠阵半径大小与目标需求呈递增关系。根据目标的位置参数,确定球冠阵半径大小、工作阵元个数、阵元功率,将球面阵波束资源分配问题简化成一个简单的数学模型。 本文采用了最小二乘算法解决球面阵系统中波束资源分配问题。空域中同时出现多个目标,每个目标由一个球冠阵产生的主波束与之对应,根据球冠阵在球面阵上的位置,可将目标对应的球冠阵分为两类,球冠阵不重合情况与重合情况。针对球冠阵不重合情况,采用最小二乘算法。根据空域中目标数穷举出与之对应的所有球冠阵,运用最小二乘算法拟合球冠阵半径与目标EIRP值之间关系,确定拟合的目标EIRP值。根据球冠阵半径与目标EIRP值拟合关系,由已知的目标EIRP确定球冠阵半径,使用数值计算方法算出目标EIRP值。针对球冠阵重合情况,即部分阵元会重复使用,平均分配阵元的电流,然后使用最小二乘算法拟合球冠阵半径与目标EIRP值之间关系,确定拟合的目标EIRP值。同样,根据球冠阵半径与目标EIRP值拟合关系,由已知的目标EIRP确定球冠阵半径,然后计算出目标EIRP值,对比拟合的EIRP值与计算的EIRP值的误差,从而检验算法的合理性与正确性。 本文通过对实际情况下的数值算例的分析与论证,从而验证球面阵系统下波束资源分配算法的合理性与正确性。球面阵系统下资源包括阵元数目,阵元电流的幅度和相位。通过绘画出球冠阵方向图定性判断球冠阵产生的主波束是否指向预期的目标方向,通过阵元的馈电电流幅度定量的验证球面阵波束是否能达到目标需求的等效全向辐射功率EIRP值。