本文選題：陣列天線 + 雷達(dá)散射截面��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：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(lái)越多的國(guó)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(jiàn)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(guó)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(guò)將SD-RCS耦合模型計(jì)算結(jié)果和電磁分析軟件FEKO實(shí)體建模仿真的結(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maxzλ/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-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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)本文方法使得輻射場(chǎng)E面MSL為-24.98dB的同時(shí)RCS方向圖MSL均小于-25dBsm,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了陣列天線輻射場(chǎng)和散射場(chǎng)的低副瓣。
[Abstract]:Stealth technology plays an important role in modern electronic warfare and has been paid more and more attention and development in more and more countries.With the development of contour stealth technology and the application of new materials, the radar cross section (RCS) of the target itself has been very small, so the array antenna has become the main contributor to the RCS of its low visible platform.The structural deformation caused by complex service environment will worsen the radiation performance of array antenna and also greatly affect the scattering performance of array antenna. However, the RCS calculation of array antenna is complex.At the same time, the influence of structural deformation on scattering performance is difficult to predict and calculate, and there are few studies at home and abroad.Therefore, it is very important to study the coupling relationship between the displacement field of antenna array structure and its RCS.Based on this, the coupling relationship between the displacement field of array antenna structure and its electromagnetic scattering field is studied in depth, and the influence of structural deformation on the scattering performance of array antenna is analyzed.At the same time, combining the radiation field performance of array antenna, the radiation and scattering synthesis method of array antenna is studied.The main contents of this paper are as follows: (1) without considering the mutual coupling effect and edge effect between array antenna elements, a coupling model of array antenna structure displacement field and RCS is established from the point of view of phase error analysis.The accuracy and validity of the coupled model are verified by comparing the results of the SD-RCS coupling model with that of the electromagnetic analysis software FEKO.Combined with the SD-RCS coupling model, the influence of structural deformation on the scattering performance of array antenna is analyzed in view of the saddle surface deformation that often occurs in engineering antenna array surface deformation.The simulation results show that with the increase of saddle deformation, the radiation performance of array antenna decreases and the scattering performance is improved. When the maximum deformation of array surface is maxz 位 / 4, the gain of array antenna decreases obviously.At the same time, the RCS reduction is obvious. (2) in view of the fact that the radiation performance of the array antenna can be reduced by structural deformation, the scattering performance can be improved to a certain extent. Based on the SD-RCS coupling model,A comprehensive optimization method for radiation and scattering performance of array antenna is proposed.Based on the particle swarm optimization (PSO) algorithm, the radiation and scattering performance of the array antenna is optimized by optimizing the installation height of the antenna elements in the array antenna.The simulation example shows that the RCS reduction of 7 脳 7 plane array can reach 20.06 dBsmwhen the gain loss 1.29dB satisfies its radiation performance, which greatly improves the scattering performance of the array antenna.Sidelobe is the greatest threat to array antenna detection, and the importance of low sidelobe to array antenna radiation performance.The amplitude weighting and phase weighting have little effect in the realization of low sidelobe of scattering field, and the deficiency of unequal spacing matrix in density weighting. Based on the SD-RCS coupling model,A method of realizing low sidelobe of radiation field and scattering field simultaneously by density weighted sparse array is proposed.Combined with genetic algorithm (GA), an optimal sparse array with low sidelobe of both radiation field and scattering field is obtained by optimizing the arrangement of array antenna elements.The simulation results show that for rectangular grid circular array with equal spacing of 0.5 位 and 10 位,By means of this method, the E plane MSL of the radiation field is -24.98 dB and the RCS pattern MSL is less than -25 dBsm. the low sidelobe of the radiation field and scattering field of the array antenna is realized at the same time.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN822

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本文編號(hào)：1749344