CST丛书18算例05_相控阵天线的RCS.pdf-道客多多

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2、a Ltd | www.cst- | infocst- 相控阵天线的RCS 随着精确打击和精确制导，尤其是多目标情况下，对制导（导航）技术需求越来越高，相控阵天线已经已经普遍应用于飞机、舰船、卫星等平台上。精确打击、制导技术的发展，必然对隐身技术提出了更多的要求，以飞机为例，可以通过更改外形、涂覆吸波材料等手段来极端RCS ，但相控阵天线在工作时需要不断的收发电磁波，成为了飞机隐身的最大隐患，对整个平台的 RCS 有很大的贡献。相控阵天线的RCS 分为结构项和模式项。天线总的RCS 是这两部分散射场的矢量迭加。 5 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.c

3、st- | infocst- 结构项RCS 结构项RCS 是指由入射波在天线结构上引起的感应电流所直接产生的散射场，与天线负载情况无关。使用CST微波工作室中，可以得到天线的RCS ，如果端口阻抗与天线的输入阻抗相同，那么得到的RCS 就是结构项 RCS 。 6 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 模式项RCS 模式项是指由于负载与天线不匹配而发射的功率经天线再次辐射而产生的散射场，随着负载的变化而变化。相控阵天线在进行波束扫描时，与相控阵天线阵元相连接的移相器和衰减器的相移量和衰减量都会发生变化，相当于相控阵天线阵元负

4、载发生了变化，必然引入模式项RCS 。使用CST微波工作室中，可以得到天线的RCS ，如果端口阻抗与天线的输入阻抗不同，那么得到的RCS 就是相控阵天线的总RCS ，为结构项RCS 与模式项RCS 的矢量合成。使用CST微波工作室自带的后处理功能，即可通过矢量运算，得到模式项RCS 。 7 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 2 单元天线仿真 8 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 2.1 单元天线结构项RCS仿真仿真天线端口阻抗50欧姆时，单元天线的RCS ，此时得到的

6、d | www.cst- | infocst- 2.2 单元天线的总RCS 仿真天线端口接100欧姆负载、天线端口开路、短路时，单元天线的RCS ，此时得到的RCS 为单元天线的总RCS 14 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 天线端口开路、短路时的总RCS 删除端口得到的天线RCS 即为天线端口开路时的总RCS ；将端口置换为金属片，得到的天线RCS 即为天线端口短路时的总RCS 。重复RCS 的仿真步骤，即可得到不同负载时的总RCS 。 15 相控阵天线的RCS CST China Ltd

9、中数值 Plot Mode 中的选择 Axis / Polarisation选择 1 E_theta_phi=0 0 E-field Theta 2 E_theta_phi=90 90 E-field Theta 3 E_theta phase_phi=0 0 E-field Theta Phase 4 E_theta phase_phi=90 90 E-field Theta Phase 5 E_phi_phi=0 0 E-field Phi 6 E_phi_phi=90 90 E-field Phi 7 E_phi phase_phi=0 0 E-field Phi Phase 8 E

10、_phi phase_phi=90 90 E-field Phi Phase 9 RCS_theta_phi=0 0 RCS Theta 10 RCS_phi_phi=0 0 RCS Phi 11 RCS_theta_phi=90 90 RCS Theta 12 RCS_phi_phi=90 90 RCS Phi 22 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 导入数据将从总RCS 仿真中导出的数据导入后处理： 23 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 矢量运算使用后处理得到总RCS

19、st- 仿真方法本算例中共使用下列六种方法得到阵列天线的模式项RCS ： 1. 直接仿真阵列天线RCS ，并使用矢量合成的方法，得到阵列天线的模式项RCS ； 2. 直接仿真阵列天线的远场方向图，使用解析近似公式的方法，得到模式项RCS ； 3. 仿真单元天线的总RCS ，并得到阵列天线的总RCS ，使用矢量合成的方法，得到阵列天线的模式项RCS ； 4. 仿真单元天线的远场方向图，并得到阵列天线的远场方向图，使用解析近似公式的方法，得到阵列天线的模式项 RCS ； 58 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 仿真方法 5. 仿真

20、无限阵列中的单元天线的总RCS ，并得到阵列天线的总RCS ，使用矢量合成的方法，得到阵列天线的模式项 RCS ； 6. 仿真无限阵列中的单元天线的远场方向图，并得到阵列天线的远场方向图，使用解析近似公式的方法，得到阵列天线的模式项RCS 。对以上六种方法得到的模式项RCS 进行比较。注：结果比较中曲线的序号对应上述六种方法。 59 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 天线端口接100 欧姆负载时 Phi=0 平面 60 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- 天线端口接100

22、CST China Ltd | www.cst- | infocst- 6 总结从结果的比较可以看出： 1. 由单元天线的远场方向图得到的阵列方向图与直接仿真真实阵列得到的结果比较接近，可以在相控阵天线设计初期预估天线阵的辐射性能； 2. 由单元天线的总RCS 得到整个阵列的RCS ，与直接仿真真实阵列的RCS 相比，有2dBm2-11dBm2 的差距，并不能作为相控阵RCS 预估的结果。综上所述，如果要仿真相控阵天线的RCS ，尤其是含有模式项的RCS （由于驻波为1 的理想天线在工程

23、上不能实现的，可以认为任何天线的 RCS 都是结构项和模式项的矢量合成），并不能通过预估单元天线的 RCS 来得到相控阵天线的RCS ，究其原因，主要是因为单元天线存在于阵列之中，阵元之间的互耦使每个阵列单元的边界条件发生了变化（由阵列中天线阵元的S 参数仿真结果看出这个结论），导致了相控阵天线RCS 中的模式项发生了较大的变化。 66 相控阵天线的RCS CST China Ltd | www.cst- | infocst- CST China Ltd | www.cst- | infocst- 上海市黄浦区复兴东路733 号香港名都1201 室|邮编200010|电话021-50802328|传真021-50802326 北京市海淀区彩和坊路8 号天创科技大厦707C-D 室| 邮编100080|电话010-82483820|传真010-82483822

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