本书主要阐述了半实物仿真的阵列辐射式射频目标发生器的基本理论。半实物仿真越来越受到重视，已经成为电子系统研发过程中的一个重要步骤。在暗室中通常使用天线阵列来模拟生成外场环境下的目标散射回波以及电磁环境，其原理一般认为是基于角闪烁。随着雷达技术的进步以及对于仿真精度要求的提高，阵列辐射式射频仿真的理论也相应地需要扩展和深化。本书仔细梳理了阵列辐射式仿真的流程，分析了每一步所基于的逻辑思考，给出了仿真成立的条件;分析了在仿真精度要求提高时所面临的新的问题，例如，近场误差的各向异性;研究了基于接收口径面场分布最大似然性的仿真参数设置;对采用多元组进行仿真的方法进行了研究，以进一步提高仿真精度;另外，在对电磁干扰环境的仿真中，为了进一步提高逼真度，采用了加权系数的统计分布以模拟箔条云的回波。

供半实物仿真领域的科研人员参考

本书可作为射频仿真专业的高年级本科生和研究生的理论基础读物。也可供半实物仿真领域的科研人员参考。

目录

第 1 章 概论

1.1 半实物仿真背景

1.2 辐射式射频仿真系统

1.3 数学坐标系

1.4 本书结构

参考文献

第 2 章 辐射式射频仿真基本原理

2.1 幅度重心公式

2.2 幅度重心公式的导出

2.2.1 基于角闪烁分析

2.2.2 基于函数插值分析

2.2.3 基于角谱分布分析

2.3 加权系数的计算

2.3.1 基于单位位矢幅度重心公式的计算结果

2.3.2 基于角度幅度重心公式的计算结果

2.4 不同层次上的比例关系

参考文献

第 3 章 阵列辐射的仿真逻辑

3.1 暗室实验和外场试验的 4 种工作场景及仿真要求

3.2 导引头仿真的原理分析

3.3 辐射场加权系数的计算

3.4 近似解法

3.4.1 基于幅度重心公式成立条件的近似解

3.4.2 口径场的最大似然性

3.4.2.1 似然性的度量

3.4.2.2 与散射场最大似然之散射场

3.4.2.3 与辐射场最大似然之辐射场

3.4.2.4 似然性最大值的分布

参考文献

第 4 章 近场误差与近场修正

4.1 单辐射单元的近场误差

4.2 三元组近场误差

4.2.1 加权系数的精确解

4.2.2 加权系数误差及误差传递公式

4.3 比相式接收时的近场误差 —— 不考虑天线方向图

4.3.1 幅度重心公式的坐标旋转对称性

4.3.2 加权系数的误差

4.3.3 近场误差的各向异性的解析分析

4.3.4 关于近场误差的进一步讨论

4.3.5 数值验证

4.4 比相式接收时的近场误差 —— 考虑天线方向图

4.4.1 近场误差分析

4.4.2 数值验证

4.5 比幅式接收下的近场误差

4.5.1 天线相位中心的近场效应

4.5.2 近场误差的特点

4.5.3 数值验证

4.6 近场误差修正算法

4.6.1 基于幅度重心公式的梯度法

4.6.2 算法收敛性

4.6.3 一个算例

4.7 几点有意义的结论

参考文献

第 5 章 场分布最大似然法的仿真误差

5.1 仿真误差的一般计算方法

5.2 比相式接收下场分布最大似然法的仿真误差

5.2.1 子口径面不重叠时的仿真误差

5.2.1.1 接收口径面的分布

5.2.1.2 接收单元天线口径口径趋于零时的仿真误差

5.2.1.3 接收单元天线口径较大时的仿真误差

5.2.2 子口径面重叠时的仿真误差

5.2.2.1 子口径面部分重叠

5.2.2.2 子口径面全部重叠

5.3 比幅式接收下场分布最大似然法的仿真误差

5.3.1 子口径面部分重叠时的仿真误差

5.3.2 子口径面完全重叠时的仿真误差

5.4 总结

参考文献

第 6 章 随机仿真误差及多元组仿真

6.1 随机仿真误差特点

6.1.1 误差矢量的概率密度函数

6.1.2 数值计算结果

6.2 多元组原理

6.3 多元组加权系数的最优解

6.3.1 最优解的导出

6.3.2 基于最优解的数值分析

6.4 多元组加权系数的次优解

6.4.1 三元组分集原理

6.4.2 分集三元组的选取和误差估计

6.4.3 数值结果分析

6.5 多元组的近场效应

6.5.1 多元组的近场误差

6.5.2 近场误差修正

6.6 关于加权系数存在随机相位误差时的讨论

6.7 总结

参考文献

第 7 章 正方形四元组结构

7.1 四元组结构

7.2 四元组近场误差

7.3 正三角形三元组与正方形四元组的比较

7.3.1 耦合受限下的阵列构型

7.3.2 相同分布密度下的阵列构型

7.4 结论

第 8 章 多目标及随机分布式目标仿真

8.1 多目标仿真

8.1.1 多点目标仿真理论基础

8.1.2 多点目标仿真的近场误差

8.1.3 多点目标仿真的幅相误差特点

8.2 箔条云射频仿真

8.2.1 箔条云射频仿真的特点

8.2.2 空间相关性复现

8.2.3 时间相关性复现

8.2.4 数值算例

8.2.5 结论

参考文献

附录 A

附录 B

附录 C

本书部分符号说明

前言

Foreword

阵列辐射式射频仿真在电子系统的研发过程中发挥着重要作用。通常认为，阵列辐射式射频目标仿真是基于角闪烁理论。然而，随着雷达技术的进步以及对于仿真精度要求的提高，阵列辐射式射频仿真的理论基础也需要相应地进行扩展和深化。因而，本书对阵列辐射式射频仿真的基本理论进行系统阐述。对仿真的意义以及仿真有意义的范围进行深入分析，并考察影响仿真性能的一些基本考虑和影响因素，以理解现有仿真系统的合理性、扩展性以及性能提升途径。

为了精准表达目标以及辐射单元的位置，书中采用了位置矢量表达。另外，采用的数学坐标系与工程中常用的坐标系不同，以更利于理论分析。两种坐标系的转换关系已在书中给出。由于本书专注于理论研究，因此接收端采用了比相和比幅这两种典型的接收体制。所获得的一般性结论具参考性。

在具体内容安排上，第 1 章为概论；第 2 章分析了三元组仿真的一般原理以及幅度重心公式的导出和求解；第 3 章对仿真工作中的一些基本逻辑进行了分析和梳理；第 4 章对三元组近场误差进行了研究，给出了近场误差的解析表达式，并特别研究了三元组中心点处的近场误差，得到近场误差与三元组张角的三次方成正比、与接收口径电尺寸的平方成正比的结论；第 5 章根据口径面场分布的最大相似性，给出了仿真参数的计算以及仿真误差的空间分布特性分析；第 6 章研究了幅度相位的随机误差所造成的随机仿真误差问题，并研究了基于多元组的解决方案；第 7 章研究了辐射单元构型对于仿真性能的影响，以理解三元组结构的合理性；第 8 章研究了多点目标仿真以及箔条云团的仿真问题，指出了目标群组的散射场合成中存在的近场问题。

由于作者知识水平有限，虽经多次修改，书中疏漏和错误在所难免，恳请读者批评指正，不胜感谢。

作者

2025 年 2 月 20 日

于北京