MATLAB在天线方向图中的应用与研究

O 个均匀天线元中点排成一直线构成均匀直线 阵列天线 8 各天线元在 P点产生的辐射场可表示为
Q O2 @
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归一化方向性函数 #< = .为半波振子 8 ) * + 9 : 1 ;# : -# < = . ;
图 @ 不同长度 : 振子天线的方向图 ; E
所示 b #< = .时如图 . : ; #] = F时如图 . : ; I A I < D 所 示B在 S 时8 #& ‘ #& 8 W的变化范围总是对称于 W 由波程差决定 8 垂直于阵轴线 : 的方向上有最 #& ‘ ; 1 大辐射 : 侧射阵 ; B 电流相位差等于波程差; _ #\X 8 # W D S I时 :
& & (
) & c ch ’t + + + , + ’j de f g ij h kkl m n o p g n h mq m r n m e e s n m rt e n u n m rq v e o g s h m n o w o n e m o ex y e o z m h v h r {| m } g n g l g e e n u n m r& z n m p
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图 * +元阵子天线最大辐射方向与阵轴倾斜时的方向图
D 基于 EF G H F I可实现天线阵方向 图的三维图形分析
第. %卷第 G期
王曼珠等^ cde E df在 天 线 方 向 图 中 的 应 用 与 研 究
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M N 元阵列天线方向图二维图形分析
1 3 (就是旁瓣峰值所在的方向 B : ] ; : ; Y W图 形 的 零 值 等 于 阵 函 数 的 零 值 8 9 W A 就是 出现 9 : ; # &的 W值 8 #3 = W W [ O 所对应的 1 A 3 & 3 & 阵函数图的零辐射方向 B 以五元等幅阵为例说明阵函数出现最大值的方 向与 W的关系 ^ @ 时: 无电流相位差; _ # & ‘ 8 # : ; # A S W X I ) * + 1 . > a B ) * + 1 <
Z Z Z W" X Y !J M [ D P’ \ ]" X Y\ D E ^H M’ _ ‘ a ]L M b Q P E
( c ’y + + . + + ’j / j n ~ n v !~ n p g n h m"m n ~ e s } n g {h ij z n m p n p m u n m r. z n m p
’( ) ’ /8 6 5 7 + % / -3 4 5 ( * 9 % 9:% + $+ $ ) ’ ( * ( 1) + ) * & 6 / * + $ ) . % ’ / 2 ) ( .( + ) (( * * ( 3 & * ( . % ( + % / -’ ( + + ) * & :) 2 2 ( &
> I : \@ ; B ) * + 1 < 所 示b #< = G时如图 . : ; #< = .时 如 图 . : ; I ) I a 所示 b 时如图 所示 在 时 的变 #< . : ; B S #\X I 6 I 8 W 化范围总有一个端点在 W 电流相位差和波程差 #& 8
( R
电气电子教学学报
( R卷
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图 ( +元阵子天线不同 /的方向图
大辐射方向与阵轴倾斜一个角度 4
侧射中 的 图 ( 图 ( 单向端射中的图 ( ! # A ! # A " ) 和斜射中的图 * 都是有实用价值的阵函数 ! # ! # , " 图 4图 ( 图 的多主瓣情况是不希望的 图* ! # A ( ! # 3 / 0 的B 栅瓣 C 情况也是要避免的 4 ! # )
要1 以天线方向图函数为例 ’ 分析了对称阵子天线 2 阵列天线方向图函数 3 随各参量变化的规律以及二维图形的特点’ 并讨论了直线 ) ’ / 4 5
天线阵 ) 单向端射阵 / 的最大辐射方向和主瓣宽度随各参量变化的二维 2 三维图形特点 6借助 789 对各种天线的方向图函数 : 8;的绘图功能 ’ 三维图形进行研究 ’ 可以观察到天线辐射场在不同方向的辐射能量分布 ’ 直观清楚地表现出辐射方向图的特点 6 的二维 2 关键词 1 天线 辐射方向图 789 : 8;
第( B卷 第 C期 ( + + C年 =月
电气电子教学学报 E FGH <8: FIJ J J
K/ 2 c ( B </ c 85 9 c( + + C
!" # $ " %在天线方向图中的应用与研究
王曼珠 & 张繬民 & 崔红跃 ( ’ ’
) & *北京电子科技学院
摘
0 通信工程系 ’北京 & + + + , + ( *中国民用航空大学 ’天津 . + + . + + /
; + $ * ) ) . % 1) & % / ( 26 % 9 5 * ) :$ ) -+ $ ) 1( 0 % 15 1 * ( . % ( + % / -( .+ $ ) :% . + $/ 61( = / *2 / > )8 ( * 3 & :% + $+ $ )
随各 A 天线辐射方向性函数 B ) ’ / C D 参量变化的二维图形分析
假 定 天 线 元 为 相 同 对 称 阵 子8 且为等间距 I #4 5 4 等相位差 S 等 幅 五 元 直 线 阵8 总辐射场 8 #4 5S 8 I 4 为 % & ’ T + 3 4 : OW ; & $ : O2 @ ; W L : 1 8 U ;V 6 V !# $ 6 7 OV + 3 4 : W ; & @ X I ) * + 1 + 3 4 U CS ; W# : . 天线阵辐射场大小与方向之间关系的阵函数为 + 3 4 OW : W ;# 9 # A O+ 3 4 W : X I ) * + 1 + 3 4 U CS ; . # : X I ) * + 1 + 3 4 U CS ; O+ 3 4 . + 3 4 O
> 中图分类号 1 ( + * & ( . @ & * , , 9 <= 9 ?
文献标识码 1 8
文章编号 1 & + + = A+ B = B ) ( + + C / + C A+ + ( C A+ C
# D E" F F G H I J K H L MJ M NO K P N QL R " M K E M M JS J N H J K H L MT J K K E U M% J V E NL M!" # $ " %
按 同 样 的 方 法8 可以得到 E #F = G波 长 的 对 称 振子见图 @ : ; 8 #% = G波长的对称振子见图 @ : ; 8 H E I 和E #J = G波长的对称振子见图 @ : ; 8 # .倍 波 长 E K 的对称振子的方向图见图 @ 由于振子长度大于 : ; B L 一个波长时 8 天线上的电流不完全同相 8 反向电流对 辐射产生抵消作用 8 因而方向图出现多瓣结构 B 万方数据
1 ’( " # V K U J I K 9 $ % &’ ( ’ ) *+ ( , ) &+ $ )( + ) (* ( . % ( + % / -’ ( + + ) * -( &( -) 0 ( 1’ 2 ) .( ( 2 3 4 ) &+ $ )* 5 2 ) &/ 6+ $ ) ; c< ’:). + $ )7 $ ( * ( 7 + ) * % & + % 7/ 6 + $ )+ :/ . % 1) & % / ( 2 6 % 9 5 * ) -( . . % + % / % & 7 5 & &+ $ )7 $ ( * ( 7 + ) * % & + % 7 &/ 6 + $ )+ :/( . ; c< ’ ( * ( 1) + ) * &% -+ $ ) ) . 6 % * ) ( * * ( 3 + % + * / . 5 7 ) & + $ ) :( 3/ 6 ’ 2 / + + % 97 / 1’ 2 % 7 ( + ) .( + ) (. % * ) 7 + % / ( 2 * ( . % ( + % / ; ’+ 789 : 8; $ )* ( . % ( + % 9 ’ ( + + ) * -/ 6 + :/( .+ $ * ) ) . % 1) & % / ( 2 6 % 9 5 * ):% + $+ $ )$ ) 2 ’/ 6 ’ 2 / + + % 96 5 7 + % / & / 6 ) ) * 9 3. % & + * % > 5 + % / -/ 6+ $ )( + ) (* ( . % ( + % / -6 % ) 2 .% -. % 6 6 ) * ) +. % * ) 7 + % / &7 ( -> )/ > & ) * 8 ) .6 * / 1* ( . % ( + % / ’ c ’ ( + + ) * -/ 6 + $ )( + ) ( ( .+ $ )7 $ ( * ( 7 + ) * % & + % 7/ 6 + $ )* ( . % ( + % / -’ ( + + ) * -7 ( -> )& $ / :-7 2 ) ( * 2 3 1 ?E Q @ L U N V ( + ) ( 789 : 8; * ( . % ( + % / -’ ( + + ) * 天线的远区 场 分 布 是 一 组 复 杂 的 函 数 ’ 分析不 同天线的辐射场可从中得到该天线的各种重要性能 参数 6 方向性函数 3 是表征辐射场在不同方向 ) ’ / 4 5 辐 射特性的重要 关 系 式 ’ 对它的分析和认识如果仅 仅 停留在方向性 函 数 以 及 公 式 中 各 参 数 的 讨 论 上 ’ 很难理解天线辐射场的空间分布以及定向天线集中 辐射的概念 6 表征天线辐射场空间分布的方向性函 数 通过二 维 2 三 维 图 形 显 示’ 可 直 观 描 述2 形象化展 对称振子在远区的辐射电场为 示 及 揭 示 各 参 量 之 间 的 内 在 关 系’ 借 助 789 : 8; 的绘图功能可以加深对天线辐射场空间分布理论的 理解和认识 ’ 并可得到更有效更直观的分析结果 6