分析设计大型阵列天线阵问题时,由于计算量巨大,很难实现全波方法如矩量法的整体仿真计算。而传统的方向图乘积定理无法考虑阵列单元间的耦合作用,所以无法保证计算的精度。针对这些问题,本文通过分析阵列单元间的耦合作用,提取出考虑耦合作用的单元因子作为阵列的本征解。在提取单元因子过程中,根据单元间耦合强度自适应选取需要考虑的耦合单元数。从而实现了在精度可控的前提下选取尽量少的单元数来减少计算量。分析共形阵列时,通过选择典型单元因子,根据阵面方向及位置进行旋转平移操作后加权组合出整个阵列的方向图。最后采用该方法分析了一个大型圆柱共形阵列天线的辐射特性。 两种极限情况是：考虑所有耦合，该方法即变为矩量法的整体解；忽略所有耦合，该方法退化为传统的方向图乘积定理。实际工程应用过程中，由于单元天线和阵列排布方式的不同，单元间的耦合强弱是各不相同的。耦合较强的阵列需要扩大本征解包含的单元数。这就需要对具体阵列的耦合关系进行预分析，然后确定提取单元因子的子阵的规模。1.2单元天线的互耦分析本文计算的阵列天线由伞形微带单元组成。工作频率为2.5GHz天线阵列的仿真计算-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机切管机，介质基板材料为10.2r。每64个单元组成一个8×8的子阵，如图1所示。图18×8伞形微带阵列模型整个阵列是由36×15个子阵组成的一个半径为5m、本文由公司网站张家港切管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.qieguanji.cc高8m的圆柱型共形阵列。整个阵列天线阵包含34560个微带单元。限于现有计算资源，如此庞大的阵列是很难通过全波仿真精确计算的。本文方法以8×8子阵为单元，首先分析子阵之间的耦合关系。分别计算了单个子阵、子阵单元两边各放置一个子阵和子阵单元两边各放置两个子阵的辐射方向图。其中，当前计算子阵两边48微波学报每个波束内以扫描方向为法向，与法向夹角60内的单元参与工作。如图3所示，当波束指向0°时，与x轴夹角为范围内的子阵馈电工作。其它片区的子阵只考虑其耦合作用。2.2圆柱共形阵列的辐射特性提取出考虑子阵间耦合关系的单元因子后。本文由公司网站张家港切管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.qieguanji.cc当要计算某个波束扫描角的辐射特性时，需要先综合出当前工作区内每个单元的馈电幅度和相位，再将单元因子按照阵面方向进行旋转、平移等操作后加权即可获得大阵列的辐射方向图。xy0°扫描角120°扫描角240°扫描角图3圆柱共形阵列不同扫描角工作区图4和图5以波束指向0°扫描角，5°仰角为例，计算出该圆柱共形阵列的辐射方向图。图4圆柱共形阵列天线三维增益方向图040增益(dB)ThetaXOZ面增益图5圆柱共形阵列天线XOZ面增益方向图在此状态下，共形阵列中共有180个子阵参与工作，天线增益达到40dB。图5给出了主极化面内的二维增益方向图，图中可以看出主瓣宽度为0.768°，主副瓣比为-14dB，均与设计指标吻合。3结论本文采用高阶矩量法分析包含数万单元的共形阵列天线。针对电大尺寸天线计算量大，无法整体求解以及传统方向图乘积定理精度低等问题，提出考虑单元耦合的修正方法。首先针对不同天线结构分析其单元间耦合强度，判断影响精度的耦合单元范围。在提取单元因子时可以将耦合较强的单元划分为一个子阵，计算当前单元在周围单元耦合影响下的辐射特性。将这些典型单元的解作为整个阵列的本征解。最后，计算整个阵列方向图时，选取相应的本征解根据阵面方向49微波学报天线阵列的仿真计算-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机切管机本文由公司网站张家港切管机网站采集转载中国知网网络资源整理! http://www.qieguanji.cc