天线线列阵方向图

阵列方向图及MATLAB 仿真

1、线阵的方向图

2

()22cos(cos )R φψπφ=+-

MATLAB 程序如下（2元）：

clear;

a=0:0.1:2*pi;

y=sqrt(2+2*cos(pi-pi*cos(a)));

polar(a,y); 图形如下：

若阵元间距为半波长的M 个阵元的输出用方向向量权重11(,,)M j j M g e

g e φφ⋅⋅⋅加以组合的话，

阵列的方向图为 [(1)cos()]1()m M

j m m m R g e ψπφφ--==∑

MATLAB 程序如下（10个阵元）：

clear;

f=3e10;

lamda=(3e8)/f;

beta=2.*pi/lamda;

n=10;

t=0:0.01:2*pi;

d=lamda/4;

W=beta.*d.*cos(t);

z1=((n/2).*W)-n/2*beta* d;

z2=((1/2).*W)-1/2*beta* d;

F1=sin(z1)./(n.*sin(z2));i

K1=abs(F1) ;

polar(t,K1);

方向图如下：

2、圆阵方向图程序如下：

clc;

clear all；

close all;

M = 16; % 行阵元数

k = 0.8090; % k = r/lambda

DOA_theta = 90; % 方位角

DOA_fi = 0; % 俯仰角

% 形成方位角为theta，俯仰角位fi的波束的权值m = [0 : M-1];

w = exp(-j*2*pi*k*cos(2*pi*m'/M-DOA_theta*pi/180)*cos(DOA_fi*pi/180));

% w = exp(-j*2*pi*k*(cos(2*pi*m'/M)*cos(DOA_theta*pi/180)*cos(DOA_fi*pi/180)+sin(2*pi*m'/M)*si n(DOA_fi*pi/180))); % 竖直放置

% w = chebwin(M, 20) .* w; % 行加切比雪夫权

% 绘制水平面放置的均匀圆阵的方向图

theta = linspace(0,180,360);

fi = linspace(0,90,180);

for i_theta = 1 : length(theta)

for i_fi = 1 : length(fi)

a = exp(-j*2*pi*k*cos(2*pi*m'/M-theta(i_theta)*pi/180)*cos(fi(i_fi)*pi/180));

%a=exp(-j*2*pi*k*(cos(2*pi*m'/M)*cos(theta(i_theta)*pi/180)*cos(fi(i_fi)*pi/180)+sin(2*pi*m'/ M)*sin(fi(i_fi)*pi/180))); % 竖直放置

Y(i_theta,i_fi) = w'*a;

end

end

Y= abs(Y); Y = Y/max(max(Y));

Y = 20*log10(Y);

% Y = (Y+20) .* ((Y+20)>0) - 20; % 切图

Z = Y + 20;

Z = Z .* (Z > 0);

Y = Z - 20;

figure; mesh(fi, theta, Y); view([66, 33]);

title('水平放置时的均匀圆阵方向图');

% title('竖面放置时的均匀圆阵方向图'); % 竖直放置

axis([0 90 0 180 -20 0]);

xlabel('俯仰角/(\circ)'); ylabel('方位角/(\circ)'); zlabel('P/dB');

figure; contour(fi, theta, Y);

方向图如下：

3、平面阵方向图：

clc;

clear all；

close all;

Row_N = 16; % 行阵元数

Col_N = 16; % 列阵元数

k = 0.5; % k = d/lambda

DOA_theta = 90; % 方位角

DOA_fi = 0; % 俯仰角

% 形成方位角为theta，俯仰角位fi的波束的权值

Row_n = [0 : Row_N-1]; Col_n = [0 : Col_N-1];

W_Row = exp(-j*2*pi*k*Row_n'*cos(DOA_theta*pi/180)*cos(DOA_fi*pi/180)); W_Col = exp(-j*2*pi*k*Col_n'*sin(DOA_theta*pi/180)*cos(DOA_fi*pi/180)); % W_Col = exp(-j*2*pi*k*Col_n'*sin(DOA_fi*pi/180)); % 竖直放置

W_Row = chebwin(Row_N, 20) .* W_Row; % 行加切比雪夫权

W_Col = chebwin(Col_N, 30) .* W_Col; % 列加切比雪夫权

W = kron(W_Row, W_Col); % 合成的权值N*N x 1

% 绘制水平面放置的平面阵的方向图

theta = linspace(0,180,180);