【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息领域，涉及电扫阵列辐射特性的快速建模，特别是涉及一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法。
技术介绍
1、阵列天线的扫描分为机械扫描和电扫描：机械扫描是依靠机械装置驱动天线转动，往往扫描速度慢；电扫描依靠改变阵列天线参数，扫描速度快，因而，电扫阵列在舰船、卫星等先进平台得到了广泛的应用。但愈加复杂的功能需求致使有限平台空间高密度的集成大量设备，由此引发电扫阵列与临近设备之间产生严重的电磁干扰问题；电扫阵列近场辐射特性的快速建模对于解决临近设备间电磁干扰问题有着很重要的意义。
2、以有限平台上共面布局的全双工相控阵系统为例，其收发电扫阵列间通常不满足远场条件，致使接收阵列不同阵元位置处接收到的功率要考虑相位差的影响。同时，由于收发电扫阵列的动态波束扫描及高旁瓣电平等影响，当发射阵列的主波束扫描到接收阵列附近时，接收阵列能够接收到较强的辐照电磁场，此时电磁干扰尤为严重。在大功率发射情况下，这种影响可能会进一步造成接收系统射频前端器件的饱和甚至损毁失效。因此，快速获取电扫阵列的近场辐射特性是十分必要的。
3、针对上述问题，当前常用的方法是通过全波仿真或实际测量，选取多个典型扫描角度获取电扫阵列的近场区域辐射场强，从而进一步评估电扫阵列对临近设备的干扰情况。然而，全波仿真和实际测量方法需要耗费大量的时间和计算资源，且无法覆盖任意波束扫描角度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，能
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，包括：
3、辐射场具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时，利用阵元辐射场的解析式，通过叠加原理建立电扫阵列的近场辐射模型，具体包含以下步骤：
4、s101给定电扫阵列参数与拟计算的近场场点位置；
5、设所述电扫阵列为分布于xoy平面、以原点为几何中心的二维矩形栅格阵，电扫阵列参数包括阵列工作频率f，沿x轴和y轴分布的阵元数目m和n，沿x轴和y轴的阵元间距dx和dy，位于xoy平面的各阵元位置坐标(xmn,ymn,zmn)；
6、根据场区域划分的准则，阵列的近场区满足以下范围：
7、
8、其中λ为波长，d为阵列孔径的最大尺寸；对于所述二维矩阵栅格阵，阵列孔径的最大尺寸d采用下式近似计算：
9、
10、所述拟计算的近场场点位置坐标(x,y,z)，根据阵列的近场区域范围确定，具体来说，需要场点位置坐标(x,y,z)到阵列中心(0,0,0)的距离满足所述阵列近场区范围，在满足此条件的情况下任意选取拟计算的近场场点位置，并将其转换为球坐标
11、s102获取阵元辐射场的解析表达式并作远区近似；
12、阵元辐射场复矢量的通用表示形式为：其中分别为球坐标系下r,θ,方向上的单位向量，分别为该阵元在r,θ,方向上的辐射电场复分量，各电场复分量的解析表达式与选取的阵元形式有关。
13、通常阵列的近场范围满足单个单元的远场条件，即阵列的近场位于各辐射单元的远区(kr＞＞1)，对于各辐射单元kr＞＞1的区域，有
14、(kr)-1＞＞(kr)-2＞＞(kr)-3
15、因此，可进一步对阵元辐射场解析表达式作远区近似，仅取式中与kr有关的项，忽略kr的高阶项。
16、s103定义波束扫描角度并计算对应的各阵元复激励；
17、设所述波束扫描角度为波束指向的俯仰角和方位角电扫阵列通过调整各阵元的相位或时间延迟来达到调控波束扫描的目的，所述对应的各阵元复激励表示为
18、尽管方向图乘积定理并不适用于近场计算，但控制波束指向的激励相位仍然满足远场近似条件下由阵因子推导得到的结论，当定义波束扫描角度为时，所述复激励中第mn个阵元的相位αmn应满足：
19、
20、式中xmn,ymn分别为第mn个阵元的位置坐标。
21、同时令第mn个阵元的激励幅度amn＝1，则所述对应的各阵元复激励具体为
22、
23、s104辐射场具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时的近场辐射特性计算；
24、所述近场辐射特性为阵列的总辐射电场，场点位置处辐射场具有解析解的阵元构成的电扫阵列，在波束扫描时其总辐射电场采用叠加各阵元的远区辐射电场计算得到，此时所述近场辐射特性的通用形式如下：
25、
26、其中m和n分别为沿x轴和y轴分布的阵元数目，rmn,θmn,分别为场点相对于第mn个阵元的距离、俯仰角和方位角，分别为第mn个阵元在r,θ,方向上的辐射电场分量；近场辐射模型即在上述通用形式的基础上计算任意波束扫描角度下阵列的近场总辐射电场
27、辐射场不具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时，进一步考虑了更为实际的情况，即多数阵元并不具备辐射场的解析解，此时电扫阵列的近场辐射模型是通过叠加各阵元的有源单元方向图实现的，具体包含以下步骤：
28、s201.按照步骤s101给定电扫阵列参数，并计算阵列孔径的最大尺寸及近场区范围，从而确定拟计算的近场场点位置；
29、s202读取全波仿真计算的各阵元的有源单元方向图；
30、所述读取全波仿真计算的各阵元的有源单元方向图包括：在m＝1,2,…,m；n＝1,2,…,n时，对于第mn个阵元，在全波仿真软件中建立实际阵列模型，仅单位激励第mn个阵元、其他阵元设置匹配负载的条件下，仿真得到并导出阵列全空间的远场辐射方向图，即得到第mn个阵元在全空间不同角度下对应的有源单元方向图数据表；
31、此时，第mn个阵元的辐射场表示为
32、
33、式中rmn,θmn,分别为场点相对于第mn个阵元的距离、俯仰角和方位角，为第mn个阵元的复激励，为全波仿真软件导出的第mn个阵元的有源单元方向图数据；
34、在实际计算时，通过查表得到拟计算场点相对于第mn个阵元的俯仰和方位角θmn,所对应的有源单元方向图数据，对于无法完全匹配的俯仰角和方位角，通过线性插值获取对应角度下有源单元方向图的近似数据；
35、根据阵元所处的环境，考虑阵元上下左右临近的4个单元对各阵元进行分类，得到如下九个典型类别阵元：
36、第一类，当前阵元仅右方和下方有相邻阵元；
37、第二类，当前阵元仅上方、右方和下方有相邻阵元；
38、第三类，当前阵元仅上方和右方有相邻阵元；
39、第四类，当前阵元仅左方、右方和下方有相邻阵元；
40、第五类，当前阵元在左方、右方、上方和下方均有相邻阵元；
41、第六类，当前阵元仅左方、右方和上方有相邻阵元；
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1.一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述辐射场具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时，近场辐射特性模型的建立过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S101包括：
4.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S102包括：
5.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S103包括：
6.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S104包括：
7.根据权利要求3所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：辐射场不具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时，近场辐射特性模型的建立过程包括：
8.根据权利要求7所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S202包括：
9.
...【技术特征摘要】
1.一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述辐射场具有解析解的阵元构成的电扫阵列波束扫描时，近场辐射特性模型的建立过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤s101包括：
4.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤s102包括：
5.根据权利要求2所述的一种电扫阵列近场辐射特性的快速建模方法...
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