平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法

2023-08-04 01:10:21

專利名稱：平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法
平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法技術領域
本發明屬於天線與電磁兼容技術領域，尤其涉及一種系統平臺(如船舶等)上平面陣列天線的近場電磁安全分析方法。
背景技術：
在安裝相控陣雷達天線的系統平臺上，相控陣天線輻射的近場電磁環境(通常用電場場強龍描述)會對平臺上的人員、設備等帶來潛在的電磁安全性問題。一些電磁安全性標準上規定了人員、不同類型設備的電磁安全的電場場強的安全限值，小於限值才能認定為安全。相控陣天線輻射的近場電場場強可以通過試驗測試獲得，同時也可以通過建立計算模型、編製程序藉助計算手段獲得，後一種方法有更大的優越性。本發明給出了一種通過建立平面相控陣天線的近場電磁環境計算模型、並根據模型的計算結果來實現對系統平臺上人員和設備的電磁安全性進行分析的新方法。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種系統平臺上平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，通過計算平面陣列天線的輻射近場，從而分析處於近場區域的人員和設備等的電磁安全性。
本發明為解決上述技術問題所採取的技術方案為平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，其特徵在於它包括以下步驟
1)求解有源陣元天線在陣中的輻射場
取以某一陣元天線為中心的士2λ範圍的小陣列，以小陣列中心單元為激勵陣元，即有源陣元，其它陣元接匹配負載，這樣的小陣列的輻射場視為中心陣元天線在無限陣中受到激勵時的輻射場，小陣列的輻射波瓣等價於無限陣中單元波瓣，以代替有源陣元在實際陣列中的波瓣；λ為電磁波的真空波長；
將有源陣元天線的輻射場用三維直角坐標表示；
對採用一定功率激勵的陣元遠場的電場強度f，有，r為觀察點到原點的距離，觀察點位置向量為屍=斤，^為觀察點方向的單位向量。對f方向的觀察點γ.龍為常量；
用直角坐標表示廣龍的不同分量
Pr-E = rExx + rEyy + rEzz(1)，
式中Ex、Ey、Ez均為複數，包含實部和虛部；
當屍=^時，屍位置的電場場強為
權利要求
1.平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，其特徵在於它包括以下步驟1)求解有源陣元天線在陣中的輻射場取以某一陣元天線為中心的士2à範圍的小陣列，以小陣列中心單元為激勵陣元，即 有源陣元，其它陣元接匹配負載，這樣的小陣列的輻射場視為中心陣元天線在無限陣中受 到激勵時的輻射場，小陣列的輻射波瓣等價於無限陣中單元波瓣，以代替有源陣元在實際 陣列中的波瓣；\為電磁波的真空波長；將有源陣元天線的輻射場用三維直角坐標表示；對採用一定功率激勵的陣元遠場的電場強度f，有，r為觀察點到原點的距離，觀察點位置向量為屍=斤，卩為觀察點方向的單位向量。對卩方向的觀察點龍為常量； 用直角坐標表示龍的不同分量
2.根據權利要求1所述的平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，其特徵在於 所述的步驟4)利用坡印亭矢量積分求出平面陣列天線輻射的總功率為
3.根據權利要求1或2所述的平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，其特徵在於所述的步驟1)小陣列的各陣元間距為λ/2，小陣列為9X9呈矩陣排列的陣元陣列。
全文摘要
本發明提供了一種系統平臺上平面相控陣列天線的近場電磁安全分析方法，通過計算相控陣天線輻射的近場電磁環境從而分析系統平臺上平面相控陣天線附近人員和設備的電磁安全性。平面相控陣天線的近場由每個有源(激勵)陣元在陣中的輻射場疊加而獲得。平面陣列天線的近場區域相對於陣元來說，已經是遠場區域。求解出每個陣元在陣中的輻射遠場後，疊加並校正後即可獲得陣列天線的近場。根據近場電場數據與電磁安全性標準規定的電場限值比較，來判斷系統平臺上處於相控陣天線近場的人員和設備的電磁安全性。本方法的每一步都基於嚴格的理論，理論上的嚴謹性保證了計算結果的精確性，從而能夠精確分析處於天線近場區域的人員和設備的電磁安全性。
文檔編號G01R29/10GK102539940SQ20111045155
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者吳楠, 宋東安, 王春, 謝大剛, 陳亮 申請人:中國艦船研究設計中心