陣列天線結構變形與RCS耦合建模及綜合性能分析.pdf

1、隱身技術在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中占有十分重要的地位，得到了越來越多的國家的重視和發(fā)展。隨著外形隱身技術的發(fā)展和新型材料的應用，目標自身的雷達散射截面（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平臺RCS的主要貢獻者。復雜服役環(huán)境引起的結構變形會使得陣列天線輻射性能惡化同時也會極大的影響陣列天線的散射性能，然而陣列天線RCS計算復雜，同時結構變形對散射性能的影響難以預估和計算，且國內(nèi)外鮮有研究。因此，對陣列天線結構位移場與其RCS之間

2、耦合關系的研究將變得非常重要?；诖?，本文深入研究了陣列天線結構位移場與其電磁散射場之間的耦合關系，分析了結構變形對陣列天線散射性能的影響。同時，結合陣列天線輻射場性能，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和邊緣效應的情況下，從相位誤差分析的角度出發(fā)，建立了陣列天線結構位移場與RCS耦合模型（SD-RCS）。通過將SD-RCS耦合模型計算結果和電磁分析軟件FEKO實體

3、建模仿真的結果進行比較，驗證了耦合模型的準確性和有效性。并結合 SD-RCS耦合模型，針對工程中陣列天線陣面變形常出現(xiàn)的馬鞍面變形，分析了結構變形對于陣列天線散射性能的影響。仿真結果表明，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，當陣面最大變形zmax>λ/4時陣列天線增益下降明顯，同時RCS縮減明顯。
　　(2)針對結構變形會使得陣列天線輻射性能下降的同時可以在一定程度上改善其散射性能這一特點，基于 SD

4、-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。并結合粒子群優(yōu)化算法（PSO），通過優(yōu)化陣列天線中天線單元的安裝高度，實現(xiàn)陣列天線輻射和散射性能綜合最優(yōu)。仿真實例表明，對于7×7面陣在增益損失1.29dB滿足其輻射性能的前提下，其 RCS縮減量可達到20.06dBsm，極大改善了陣列天線的散射性能。
　　(3)針對傾斜安裝時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的最大威脅，以及低副瓣對陣列天線輻射性能

5、的重要性，同時考慮到以往實現(xiàn)輻射場低副瓣的方法中，幅度加權和相位加權在實現(xiàn)散射場低副瓣時效果甚微，以及密度加權中不等間距陣的不足，基于 SD-RCS耦合模型，提出了通過密度加權中的稀疏陣同時實現(xiàn)輻射場和散射場低副瓣的方法。并結合遺傳算法（GA），通過優(yōu)化陣列天線單元排布，得到同時實現(xiàn)輻射場和散射場低副瓣的最優(yōu)稀疏陣。仿真實例表明，對于單元間距為0.5λ，口徑為10λ的等間距矩形柵格圓口陣，通過本文方法使得輻射場 E面 MSL為-24.9