相控阵雷达系统建模中的天线仿真技术.pdf

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1、第4期雷达科学与技术V01．12No．42014年8月RadarSc1enceandTechnologyAugust2014相控阵雷达系统建模中的天线仿真技术孙晓晖，陈仁元(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)摘要：在对相控阵雷达系统建模仿真工作中，相控阵天线建模仿真是其中的关键所在。首先研究和探讨了平面相控阵天线仿真数学模型，给出了方向图数学函数。接着介绍了相控阵雷达系统建模中天线建模仿真的两种主要方法，多通道阵元级合成方法和方向图数据载入法。阵元合成法基于方向图数学函数给出了常规和差多通道的仿真算法，方向图载入法研究了如何对数据文件进行双线性

2、插值来计算任意角度的增益。最后利用多通道阵元级合成方法进行了天线方向图建模仿真，通过仿真结果表明该算法的正确性，并说明两者仿真方法的适用条件。关键词：相控阵；天线建模仿真；阵元级合成；天线方向图中图分类号：TN957；TN958．92文献标志码：A文章编号：1672—2337(2014)040401—05ModelingandSimulationofAntennainPhased-ArrayRadarSystemModelingSUNXiao—hui，CHENRen—yuan(No．38ResearchInstituteofCETC，Hefei230088，China

3、)Abstract：Themodelingofphasedarrayantennaisthekeyprocessofthesimulationofphasedarrayra—darsystem．Themathematicalmodelofantennapatternisintroducedatfirst，thentwomainmethodsofmodelingandsimulationoftheantennaisdiscussed：anarray-elementsynthesismethod，basedonwhichpat—ternsimulationofphases

4、umanddifferencecanrealize；theothermethodistoloadantennadirectionpatterndataandusebilinearinterpolationtocomputeantennagainatanyangle．Andthenasimulationexampleofamultichannelphasedarrayantennausingsynthesismethodisgivenandthesimulationresultsshowthecor—rectnessofthealgorithm．Atlasttheapp

5、licableconditionsofthetwomethodsisillustrated．Keywords：phasedarrayantenna；modelingandsimulationofantenna；array—elementsynthesis；anten—napattern上，由数千个阵元天线阵元组成，加之天线波束的电扫描，使得相控阵雷达天线增益求解复杂且计0引言算量巨大。目前在一些系统建模领域一般采用以相控阵雷达具有波束指向灵活、能实现无惯下两种方法l_4]：第一种方法是根据相控阵天线的形性快速扫描、数据率高的特点，同时具备目标容量状、阵元个数和排列方式

6、、阵元间距、幅度加权方大，抗干扰性能好，全固态相控阵雷达的可靠性高式等相关天线参数来计算天线方向图(称之为阵等诸多优点，因此在现代军用雷达多采用相控阵元级仿真)，这种方法能够尽可能准确地表述天线体制_3j。随着相控阵雷达的不断应用，相控阵雷方向图的特性，这种方法可以完全实际覆盖相控达系统建模与仿真无疑对雷达系统的优化设计、阵雷达的所有天线特性，具有很高的真实性；第二飞行训练对抗作战的战术设计和作战的效能评估种方法是根据相控阵天线参数事先通过天线建模等多个领域具有重要意义。而在相控阵雷达系统建立天线方向图数据库(该数据库可以来源于不建模中，相控阵天线建模仿真技术是其中的

7、关键，同参数下的天线建模仿真，也可以来源于实际的天线方向图的仿真准确性直接影响到雷达系统的天线方向图)，仿真时以数据文件的方式进行预先精度。相控阵天线指天线单元分布在一个平面装载，然后通过查表调用数据库中对应的增益数收稿日期：2014—02—15；修回日期：2014—04—234O2雷达科学与技术第12卷第4期据并进行双线性插值来获取数值，这种方法降低了运算量，可以较好地满足半实物仿真系统的实时性要求。本文介绍了基于天线阵元矩阵配置参数的阵元级合成方法和基于双线性插值的方向图载入法这两种天线建模仿真的原理和算法，并使用阵元级合成方法仿真了常规多通道的