一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法

本发明属于天线，具体涉及一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法。

背景技术：

1、微波无线传能技术因其传输距离远、传输功率灵活且受大气环境影响小等优势，在能源传输领域受到了广泛关注。微波无线传能系统的收发天线常采用阵列天线，收发阵列天线间的能量传输效率是微波无线传能系统的一个重要评价指标。然而实际的传能系统中不可避免地存在着各种误差，会制约高传输效率的实现。在系统服役过程中天线阵面可能会受自身重量、风、雨、雪等载荷影响产生阵面变形。由于这些误差因素的存在，会使得天线性能偏离理想设计情况。具体表现为这些载荷会使阵面发生不同程度的变形，从每一个阵元的角度来看，阵元在变形影响下会偏离初始位置，从而造成位置偏移，同时阵元会随着阵面变形情况沿着其中心位置的切平面上运动，这会导致姿态偏转。位置和姿态变化会改变收发阵元间距及收发天线正对方向处的增益，进而对传输效率造成影响，制约了微波无线传能系统高效率的实现。

2、目前，存在一些对阵列天线在服役过程中，阵列天线阵面受外界载荷作用，导致阵列天线元件发生较大的变形，进而引起阵元位姿的变化的这类系统误差的研究。但是，缺乏针对微波无线传能的阵列天线误差分析的研究。由于微波无线传能技术与传统天线技术有区别，因此着重的性能指标不同，目前在误差研究方面多集中于阵列天线误差对于副瓣电平、增益、波束指向等电性能的影响分析，现阶段极少有针对传能系统传输效率这一关键指标的误差影响分析研究。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，包括：

4、获取发生变形的阵列天线阵面的变形曲面的方程；所述阵列天线阵面包括多组收发阵元；一组收发阵元中包括一个发射阵元和一个接收阵元；

5、根据所述变形曲面的方程，以及所述阵列天线阵面未发生变形时每组收发阵元中各个阵元在三维坐标系下的原始位置信息，分别确定所述阵列天线阵面发生变形后所述每组收发阵元中各个阵元的位置信息；所述三维坐标系的原点为所述阵列天线阵面中所有接收阵元的设置区域的中心点，xy面是所述设置区域所在的水平面，z轴垂直于所述水平面；

6、根据所述变形曲面的方程、所述每组收发阵元中各个阵元的位置信息，以及所述阵列天线阵面的增益表，确定所述每组收发阵元的正向传输参数；

7、根据所述多组收发阵元的所述正向传输参数，以及所述多组收发阵元中所有阵元的馈电值，确定发生变形的所述阵列天线阵面的传输效率。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果：

9、本发明提供的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，能够精确分析微波无线传能系统中收发阵列阵面(即阵列天线阵面)受载荷影响发生变形，导致阵元发生不同程度位置偏移和安装方向偏转时，收发阵列阵面的传输效率，可用于收发天线均采用阵列体制的微波无线传能系统中，以分析出收发阵面在服役过程中因受自身重量、风、雨、雪等载荷影响产生阵面变形这类误差对收发天线间传输效率的影响。

10、以下将结合附图及具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，当所述每组收发阵元中包括发射阵元j和接收阵元i时，所述根据所述变形曲面的方程，以及所述阵列天线阵面未发生变形时每组收发阵元中各个阵元在三维坐标系下的原始位置信息，分别确定所述阵列天线阵面发生变形后所述每组收发阵元中各个阵元的位置信息，包括：

3.根据权利要求1所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，当所述每组收发阵元中包括发射阵元j和接收阵元i时，所述根据所述变形曲面的方程、所述每组收发阵元中各个阵元的位置信息，以及所述阵列天线阵面的增益表，确定所述每组收发阵元的正向传输参数，包括：

4.根据权利要求3所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述根据接收阵元i的位置信息和所述变形曲面的方程，分别确定所述三维坐标系在接收阵元i处的坐标轴向量，包括：

5.根据权利要求3所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述根据发射阵元j和接收阵元i的位置信息，以及所述三维坐标系在接收阵元i处的坐标轴向量，确定发射阵元j和接收阵元i的俯仰角和方位角，包括：

6.根据权利要求3所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述基于发射阵元j和接收阵元i之间的阵元间距、发射阵元j和接收阵元i的俯仰角和方位角，以及所述阵列天线阵面的增益表，确定发射阵元j与接收阵元i之间的所述正向传输参数，包括：

7.根据权利要求1所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述变形曲面的方程的表达式为：z＝f(x,y)，其中，x和y分别表示所述三维坐标系中的x坐标值和y坐标值，z表示所述三维坐标系中的z坐标值。

8.根据权利要求3所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述三维坐标系在接收阵元i处的z坐标轴向量所述三维坐标系在接收阵元i处的z坐标轴向量所述三维坐标系在接收阵元i处的y坐标轴向量其中，为接收阵元i的x坐标值，为接收阵元i的y坐标值，表示所述变形曲面的方程在所述接收阵元i处沿x轴方向的偏导数，表示所述变形曲面的方程在所述接收阵元i处沿y轴方向的偏导数。

9.根据权利要求1所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，发生变形的所述阵列天线阵面的传输效率的表达式如下：

10.根据权利要求1所述的收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明公开了一种收发阵面变形误差对传输效率影响的分析方法，包括：获取发生变形、且具有多组收发阵元的阵列天线阵面的变形曲面的方程；根据该方程和该阵列天线阵面未发生变形时每组收发阵元中各阵元在三维坐标系的原始位置信息，分别确定该阵列天线阵面变形后该组收发阵元中各阵元的位置信息；根据该方程、该组收发阵元中各个阵元的位置信息，以及阵列天线阵面的增益表，确定该组收发阵元的正向传输参数；根据多组收发阵元的正向传输参数，以及多组收发阵元中所有阵元的馈电值，确定发生变形的阵列天线阵面的传输效率。本发明能精确分析阵列天线阵面因受自身重量、风、雨、雪等载荷影响产生阵面变形时，该阵列天线阵面的传输效率。技术研发人员：宋立伟,梅嘉敏,张斌,陈宏威,李松受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27