近場效應(yīng)誤差分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及近場效應(yīng)誤差分析方法，屬于射頻仿真領(lǐng)域。國內(nèi)現(xiàn)有的三元陣天線近場效應(yīng)誤差分析等工作均是基于解析方法，盡管簡單，但計算結(jié)果不精確、所適用的頻段范圍有限等，因此為了滿足射頻仿真中的高頻率、高精度要求。本發(fā)明從三陣元的三個陣元出發(fā)，針對實際應(yīng)用，發(fā)展計算電磁學(xué)數(shù)值方法同時結(jié)合電磁仿真軟件模擬三元陣天線的近場效應(yīng)，生成方位角和俯仰角的近場效應(yīng)誤差修正表格，通過近場效應(yīng)誤差修正得到正確的目標(biāo)復(fù)現(xiàn)位置。本發(fā)明方法簡單易行，滿足了射頻仿真的高頻率、高精度要求。
【專利說明】近場效應(yīng)誤差分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及射頻制導(dǎo)仿真系統(tǒng)，主要涉及三陣元近場效應(yīng)誤差導(dǎo)致的模擬目標(biāo)位 置誤差分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 陣列式射頻目標(biāo)仿真具有便于模擬復(fù)雜目標(biāo)和環(huán)境的優(yōu)點，是目前國內(nèi)外都相繼 采用的仿真方法。國外對此技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。美國陸軍高級仿真中心（ASC)先后 建成了微波波段和兩個毫米波波段的半實物仿真系統(tǒng)，我國也建設(shè)了各射頻仿真中心，但 是總體上和美、俄等國還存在差距。國內(nèi)通過多年的研究對這類系統(tǒng)的工作原理、基本設(shè)計 要求、方法等都已掌握。目前研究方向集中在解決和完善系工程設(shè)計所面臨的關(guān)鍵技術(shù)，如 近場效應(yīng)誤差及修正技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，為了滿足導(dǎo)彈精確制導(dǎo)中 的高頻率、高精度要求，還需要根據(jù)嚴(yán)格的電磁場理論進(jìn)行精確計算等。本項目針對實際應(yīng) 用，擬發(fā)展計算電磁學(xué)數(shù)值方法同時結(jié)合電磁仿真軟件模擬三元陣天線的近場效應(yīng)，實時 直觀地研究電磁波傳播的演進(jìn)過程，通過近場效應(yīng)誤差修正得到正確的目標(biāo)復(fù)現(xiàn)位置，深 入研究其近場效應(yīng)機(jī)理，提供一種近場效應(yīng)誤差分析方法。
[0004] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明近場效應(yīng)誤差分析方法，分步驟地逐步推進(jìn)工作，首先研究基于三陣元幅 度相位矢量并行控制方法近場效應(yīng)誤差修正理論，繼而基于計算電磁學(xué)方法結(jié)合誤差修正 理論研究射頻仿真系統(tǒng)中的誤差修正方案，探索復(fù)雜目標(biāo)條件下的近場效應(yīng)誤差修正理論 及修正方法，主要包括以下步驟：
[0006] 步驟一：
[0007] (1)、建立坐標(biāo)系：三個輻射陣元呈等邊三角形分布在二維直角坐標(biāo)系xOy平面 內(nèi)，上述三個輻射陣元的中心位于坐標(biāo)原點0 ;三個輻射陣元在直角坐標(biāo)系x〇y中的坐標(biāo)為 (Xi，yi)，i = 1、2、3 ;固定觀測點P在以0為坐標(biāo)原點的三維坐標(biāo)系中的位置為（0,0，R);任 意觀測點P在以0點為球心的球坐標(biāo)系2中的位置為（α，β) ;任意觀測點P'在以0為 坐標(biāo)原點的三維坐標(biāo)系中的位置為：
[0008]

【權(quán)利要求】
1.近場效應(yīng)誤差分析方法，其包括以下步驟： 步驟一： (1) 、建立坐標(biāo)系：三個輻射陣元呈等邊三角形分布在二維直角坐標(biāo)系x〇y平面內(nèi)， 上述三個輻射陣元的中心位于坐標(biāo)原點〇 ;三個輻射陣元在直角坐標(biāo)系x〇y中的坐標(biāo)為 (Xi，yi)，i = 1、2、3 ;固定觀測點P在以0為坐標(biāo)原點的三維坐標(biāo)系中的位置為（0,0，R);任 意觀測點P在以0點為球心的球坐標(biāo)系2中的位置為（α，β) ;任意觀測點P'在以0為 坐標(biāo)原點的三維坐標(biāo)系中的位置為： 乂
， (2) 、將觀測點從固定觀測點Ρ運動到任意觀測點Ρ'，得到觀測點到三個輻射陣元的 距離變化量Α為：
(3) 、定義三個陣元輻射的電磁波角頻率為ω，初始相位為，在任意觀測點P'處接 收到三個輻射陣元的輻射信號為：
其中，Ai(i = l，2, 3)為三個輻射陣元的饋電幅度；j為虛數(shù)單位，j的平方后的值為-1 ; t是時間變量；k為相位常數(shù)，且k = 2 π / λ，λ表示三陣元福射電磁波的波長；= 1，2, 3)為三個輻射陣元饋電的初始相位； (4) 、將三個陣元等效為陣面上的一個輻射源，任意觀測點P'處接收的輻射信號E為：
其中，A為三陣元等效輻射源的饋電幅度；k為相位常數(shù)，且k = 2 π / λ ;R為三陣元中 心〇點到固定觀測點P的距離；S為在任意觀測點P'處三陣元輻射信號合成后的等相位 面相對于在三陣元中心0處的參考源輻射的等相位面的傾斜； (5) 、改變?nèi)囋酿侂姺群拖辔恢械囊环N或者兩種，從而控制在任意觀察點P'處 測得的等相位面的位置，所述的等相位面的位置與饋電幅度和相位的關(guān)系如下式：
(6) 、改變?nèi)囋酿侂姺群拖辔恢械囊环N或者兩種，從而控制目標(biāo)的位置，所述的 目標(biāo)的位置與饋電幅度和相位的關(guān)系如下式：
7 其中，
是三個輻射陣元在以P點為球心的球坐標(biāo)系1中的坐標(biāo)， (叭(9)是三個福射陣元的等效福射源在以p點為球心的球坐標(biāo)系1中的坐標(biāo)，η = 3 ; 當(dāng)
時，上式可簡化為：

步驟二：三陣元福射陣元i的饋電幅度Ai (i = 1，2, 3)和相位Φ i (i = 1，2, 3),得到福 射陣元i在接收天線上接收到的平均電場 其 9 中Ei，k(P，ζ)是天線陣元i在接收天線口徑面上產(chǎn)生的場強(qiáng)，Es(p，ζ)是接收天線的口 徑面場分布，SW5表示天線口徑面的面積，仃α--表示對口徑面上的積分計算； 步驟三：令
導(dǎo)引頭的口徑面場分布為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的近場效應(yīng)誤差分析方法，其特征在于：分析陣元間殘留互 耦，具有一定口徑的接收天線，輻射單元的間距、工作波長、接收天線口徑的尺寸以及天線 的形式、方向圖因素，得到誤差產(chǎn)生的原因和怎樣消去或者減小誤差。
【文檔編號】G06F17/50GK104063544SQ201410293567
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】喻夢霞, 楊蘇松, 劉地凱 申請人:電子科技大學(xué)