【摘要】：天線作為能夠有效輻射和接收電磁波的重要裝備,其散射特性在軍事領(lǐng)域一直作為一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)天線散射測(cè)量方法不僅對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求較高,而且保密性及獲取的信息量相較于近場(chǎng)測(cè)量也有著較多的劣勢(shì)。本文對(duì)雙站柱面近場(chǎng)測(cè)量的三維算法進(jìn)行推導(dǎo),設(shè)計(jì)了一款可用雙站柱面近場(chǎng)散射測(cè)量的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換程序,輸入對(duì)應(yīng)的近場(chǎng)散射數(shù)據(jù)文件,便可求解出相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)散射特性,同時(shí)根據(jù)天線散射時(shí)所特有的模式項(xiàng),設(shè)計(jì)了可用于分離天線的模式項(xiàng)的具體算法。通過與理想平面波入射時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了該雙站柱面近場(chǎng)散射測(cè)量三維算法的正確性。本文的主要工作如下∶首先,介紹了關(guān)于柱坐標(biāo)下電磁場(chǎng)的相關(guān)理論,推導(dǎo)了雙站柱面的三維近遠(yuǎn)場(chǎng)變換算法,并對(duì)雷達(dá)散射截面進(jìn)行了介紹,以及天線散射相關(guān)的理論進(jìn)行了分析,從而設(shè)計(jì)出了一款可用于柱面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換的三維程序。其次,通過FEKO仿真了典型目標(biāo)理想導(dǎo)體球的遠(yuǎn)場(chǎng)雙站RCS,并與理想導(dǎo)體球的解析解RCS進(jìn)行了對(duì)比,從而說明了FEKO在仿真待測(cè)目標(biāo)RCS時(shí)的準(zhǔn)確性,可以將FEKO仿真的結(jié)果作為理論值與近遠(yuǎn)場(chǎng)變換結(jié)果進(jìn)行比較。將理想導(dǎo)體球的近場(chǎng)數(shù)據(jù)做近遠(yuǎn)場(chǎng)變換后與理論值進(jìn)行對(duì)比。另外,還將一個(gè)理想的導(dǎo)體圓柱作為待測(cè)目標(biāo),并設(shè)置理想的平面波從某個(gè)方向上入射,利用FEKO仿真出該導(dǎo)體圓柱對(duì)平面波進(jìn)行散射時(shí)的近場(chǎng)數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)場(chǎng)的RCS。通過所編寫柱面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換的三維程序,得到近遠(yuǎn)場(chǎng)變換后的RCS,并與理論的RCS進(jìn)行對(duì)比,從而驗(yàn)證了該算法的正確性和可行性。然后,將一個(gè)螺旋天線作為待測(cè)目標(biāo),設(shè)置好螺旋天線的饋電端口,并設(shè)置理想的平面波沿著某個(gè)方向入射,利用FEKO仿真出此時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)雙站RCS及相應(yīng)的近場(chǎng)數(shù)據(jù)。將得到的近場(chǎng)數(shù)據(jù)文件代入到柱面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換的三維程序中去,便可得到含有模式項(xiàng)和結(jié)構(gòu)項(xiàng)的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換后的RCS。已知天線在完全匹配時(shí),其散射時(shí)僅含有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)項(xiàng)RCS。通過計(jì)算機(jī)模擬出此時(shí)的饋電端口的天線阻抗,并在相應(yīng)的天線端口加上相應(yīng)的匹配負(fù)載,便可得到僅含有結(jié)構(gòu)項(xiàng)的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS,利用相關(guān)程序,通過矢量加減的方法,便可分離出天線的模式項(xiàng)。另外,還將螺旋陣列天線作為待測(cè)目標(biāo),比較了螺旋陣列天線的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換結(jié)果與仿真的理論遠(yuǎn)場(chǎng)RCS。分析了陣列天線陣列單元的端口阻抗,陣列天線由于單元之間的相互耦合作用,導(dǎo)致了陣列天線單元的端口阻抗與單個(gè)天線單元的端口阻抗有所不同。所以陣列天線在分離模式項(xiàng)RCS時(shí),天線單元端口所加的共軛匹配負(fù)載也與單個(gè)天線單元時(shí)存在差異。最后,取部分區(qū)域的掃描面的近場(chǎng)數(shù)據(jù),通過加余弦窗函數(shù)的方法,對(duì)近場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理計(jì)算結(jié)果表明,將余弦窗函數(shù)用于雙站柱面近場(chǎng)散射測(cè)量,可以有效減小由于掃描面截?cái)嘁鸬恼`差。
【圖文】：

單站RCS和雙站RCS示意圖

近場(chǎng)測(cè)量的掃描方式
【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】：2019
【分類號(hào)】：TN820

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本文編號(hào)：2686557