的元素，即：
[0061]
(5)
[0062] 其中
表示總數為η層的平板第i層介質平板的傳輸矩陣，具體可W表示 為：
[0063]
(6)
[0064] 其中，di為第i層介質平板的均勻傳輸線的長度；丫 1為第i層介質平板的均勻傳輸 線上波的傳播常數；丫 idi = aidi+ji3idi，ai為第i層介質平板的衰減因子，?3ι為第i層介質平板 的相位因子;Zi為第i層介質平板的傳輸線的特性阻抗。
[0065] 如圖5所示，首先將內表面電磁場分解成垂直極化和水平極化分量，然后兩個分量 分別乘上計算得到的不同透過系數，得到天線罩外壁垂直極化和水平極化情況下的電 磁場，最后通過不同極化分量進行矢量合成得到天線罩外表面電場和磁場。
[0066] 在天線罩外表面合成的電場為：
[0067]
(/)
[0068] 在天線罩外表面合成的磁場為：
[0069]
掛
[0070] 其中，通過計算平板法線方向及電磁波傳輸方向《.，得到垂直極化矢量 D =畝X ?;，:水平極化矢量食=石X ^，T//是指水平極化傳輸系數，T丄指垂直極化傳輸系數。寂/ 和丟1分別代表天線罩內壁剖分塊上電場水平極化分量及垂直極化分量；吞,ν和忌1分別代 表天線罩內壁剖分塊上磁場水平極化分量及垂直極化分量。f和哀'分別表示天線罩外壁 剖分塊上電場和磁場值。
[0071 ] 步驟5，通過天線罩外表面積分和遠場福射公式得到有天線罩情況下，天線在觀察 方向上產生的福射遠場。該步驟的具體過程為:進行天線罩表面積分時使用Ξ角面元擬合 天線罩外形，而Ξ角面元本身就是一個平面，所W也滿足福射口徑面S必須是平面運個條 件，綜上所述，遠區(qū)場某一點電磁場的求解公式如下：
[0072]
[0074]其中，k代表在化的空間距離內包含的波長數，稱為波數;P代表天線罩外表面某剖 分塊單元中屯、點到遠場場點的距離；?表示P方向的單位矢量；馬^是天線罩外壁某剖分塊 的法線方向；氣。，和巧,分別代表天線罩外壁剖分塊上某點處的電場和磁場;μ代表磁導 率，ε代表介電常數;E。ut(x'，y'，z'）和H。ut(x'，y'，z'）分別代表天線罩外壁在遠場場點(x'， y'，z'）處產生的電場值和磁場值。
[0075] 步驟6中仍然使用遠場福射公式（1)、（2)計算無罩時天線在觀察方向上產生的福 射遠場，比較有罩和無罩時的遠區(qū)電場方向圖，并且提取天線罩的各項電性能參數。
[0076] 功率透射系數（|Τ|2)，反映了頻率、電磁波入射角及極化特性。當天線處于工作狀 態(tài)，定義為天線遠場空間中某處有罩和無罩的功率分別表示為Pi和Ρο，則I Τ 12表示為：
[0077] |τ|2 = ρ廣Ρο (9)
[0078] 另外，也可用增益損失G(單位為地)來表示：
[0079] G = 101og( |Τ|2) (10)
[0080] 功率傳輸系數開根號對應的就是幅度傳輸系數Τ。無論哪種天線罩，都要求具有高 功率傳輸系數W及低功率反射系數。
[0081] 插入相位移（IPD)，反映了天線罩每個位置產生的相位滯后特性，定義為電磁波透 過罩壁后的相位與透過相同厚度的自由空間的相位之間的差值。為了簡化分析，將幅度傳 輸系數為復數形式
[0082] Τ= I Τ I · exp(-i Φ τ) (11)
[0083] 其中，Φτ是幅度傳輸系數Τ的復角。
[0084] 插入相位移表示為：
[0085] IPD= Φτ-(23??/λ) . COS0 (12)
[0086] 其中，d為罩壁厚度，λ為電磁波波長，θ為電磁波入射角度。
[0087] 瞄準誤差(BSE)，反映了天線-罩組合的尺寸或天線口徑函數的變化。瞄準誤差反 映了真實目標與透過天線罩判斷的視線目標之間的角度差值，定義有罩和無罩的波束位置 分別為^和^)。則瞄準誤差定義為：
[008引 BSE=|U-Lo| (14)
[0089] 本實施例中W某款天線-天線罩系統(tǒng)電性能計算為例，來詳細說明本發(fā)明，本實例 WMATLAB為開發(fā)語言，設計一個輸入界面。具體的如圖6所示，用戶在界面各個模塊完成參 數設置:首先在參數設置模塊對應編輯框中輸入頻率、偏移坐標、水平角、俯仰角;然后在觀 察設置模塊輸入觀察角范圍、步長、遠場距離、極化方式;之后在天線罩設置模塊中，材料文 件通過點擊"材料"按鈕在天線罩壁結構庫中選取，同理，天線罩網格數據文件通過點擊"結 構"按鈕在天線罩結構庫中選擇。天線設置模塊中，電場數據文件和磁場數據文件通過點擊 相應按鈕在天線口面場庫中選擇。之后，通過在圖像選擇模塊中選擇需要計算的電性能參 數W及圖像保存路徑。最后，通過初始化按鈕W及計算按鈕，控制軟件進程，計算的狀態(tài)及 進度在進度條模塊中實時顯示。
[0090] 本次實施例中，天線罩使用正切卵形，其長L = 1000mm，直徑為D〇 = 800mm，示意圖 如圖7所示，使用建模軟件建立天線罩模型如圖3(a)所示，并使用PATRAN軟件進行剖分，得 到剖分網格，存于天線罩庫中，如圖3(b)所示。天線選擇標準角錐卿趴天線，其口面參數為a = 194.41mm，b = 144.01mm，lH = 342.49mmaE = 319.99mm，中屯、頻率為9.375細z。在FEK0中 建立天線模型，并提取天線等效口面數據，存于天線庫中。天線罩壁各層相對介電常數及厚 度如表1所示。按照界面提示，完成W上關鍵設置，其他參數的設置為系統(tǒng)默認值。選擇需要 計算的電性能參數及其保存路徑后即可控制軟件開始運行。最終得到相應電性能參數結果 如圖8(a)、8(b)、8(c)所示，可W看出由于天線罩對天線增益的確存在較大的影響;本文方 法計算結果準確，計算時間大大節(jié)省，且操作及其方便、直觀、通用。
[0091] 應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述舉例，對本領域普通技術人員來說，可W 根據上述說明加 W改進和變換，所有運些改進和變換都應當屬于本發(fā)明所附權利要求的保 護范圍。
[0092] W上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術的人在本發(fā)明所掲露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內，因此，本發(fā)明的保護范圍應該W權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種快速提取天線-罩系統(tǒng)電性能參數的方法，其特征在于，具體步驟如下： 步驟1，確定天線口面場，設置天線工作頻率，天線偏移天線罩中心的坐標，水平及俯仰 偏轉角度； 步驟2，確立天線罩3D幾何模型，并對模型進行網格剖分;確定罩壁結構，并設置各層介 質電參數； 步驟3，確定天線罩外遠區(qū)場觀察位置，掃描角范圍及掃描步長； 步驟4,利用剖分的天線口面場數據，根據近場輻射公式，計算天線在天線罩內壁的電 場和磁場;利用等效傳輸線理論，計算電磁波在不同極化方式下傳輸系數;將天線罩內壁電 磁場分解成垂直極化和水平極化分量，利用對應傳輸系數得到天線罩外壁垂直極化和水平 極化下的電磁場，通過不同極化分量的矢量合成得到天線罩外表面電場和磁場的合成場； 步驟5,通過天線罩外表面積分和輻射公式，得到有天線罩情況下，在觀察方向上的輻 射遠場； 步驟6,計算無罩時天線在觀察方向上產生的福射遠場；比較有罩和無罩時的遠區(qū)電場 方向圖，并提取不同掃描角下電性能參數。2. 根據權利要求1所述的一種快速提取天線-罩電性能參數的方法，其特征在于，步驟2 中使用CATIA軟件建立天線罩3D幾何模型，并使用PATRAN軟件對模型進行網格剖分。3. 根據權利要求1所述的一種快速提取天線-罩電性能參數的方法，其特征在于，步驟3 中天線罩外遠區(qū)場，距開口面處的距離為r，其中，r>D 2/A，D為天線口面直徑，λ為工作波長。4. 根據權利要求1所述的一種快速提取天線-罩電性能參數的方法，其特征在于，步驟4 中利用剖分的天線口面場數據，根據近場輻射公式，計算天線在天線罩內壁各剖分塊上產 生的電場和磁場，具體為：其中，k代表在2JT的空間距離內包含的波長數；^表示r方向的單位矢量；g是口面的法 線方向即TEM波的福射方向；啟和#分別代表天線口面上某點處的電場和磁場;μ代表磁導 率，ε代表介電常數;E(X'，y'， Z'）和H(X'，y'，Z'）分別代表天線在天線罩內壁某剖分塊中心 點（x'，y'，ζ'）處產生的電場和磁場值;r代表天線口面中某個剖分塊中心點到近場輻射點 的距離。5. 根據權利要求1所述的一種快速提取天線-罩電性能參數的方法，其特征在于，步驟1 中還包括由FEKO或者HFSS軟件建立天線的模型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速提取天線-罩系統(tǒng)電性能參數的方法，首先設置天線、天線罩、參數，進行天線口面剖分；然后，利用近場輻射公式計算天線在罩內壁的電場與磁場，利用等效傳輸線理論分別計算電磁波在不同極化條件下的傳輸系數，根據罩內壁電磁場以及傳輸系數求得罩外表面的電場和磁場；最后通過罩外表面積分和遠區(qū)輻射公式得到罩外遠區(qū)電場輻射方向圖，得到天線罩的各項電性能參數。本發(fā)明同現(xiàn)有方法相比，將各種天線口面場、各款天線罩模型、各種罩壁結構都等放入相應的庫，方便提取調用；控制全局結果的存儲；成果圖形顯示輸出；提高了天線罩電性能研究行業(yè)查看輸出成果的綜合效率。
【IPC分類】G01R29/10, G01R31/00
【公開號】CN105486948
【申請?zhí)枴緾N201510848899
【發(fā)明人】曹群生, 眭韻, 王毅, 李高生, 明永晉, 李豪
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月27日