Matlab实现列阵天线
前言
本文讲解如何利用Matlab程序利用 MATLAB 模拟列阵天线产生的信号图形。
理论基础
- 阵列天线
将若干个輻射单元按一定方式排列所构成的系统叫做列阵天线,或天线阵。构成天线阵的輻射单元 叫天线元或阵元。如果天线元排列在一直线上称为线阵天线,如果排列在一平面上,就称为面阵天线。 只要媒质是线性的,根据线性系统的叠加原理,列阵天线的輻射场就是各天线元輻射场的矢量和。适当 控制各天线元激励电流的大小与相位,就可得到所需的輻射特性。本实验只讨论由相似天线元组成的 线阵天线的方向性。所谓相似天线元是指各天线元的形状与尺寸相同,且以相同姿态排列。 - 单个天线元的分析
构成天线的天线元是中心激励的对称振子天线,它们都按z方向指向且沿y轴均匀排列。分析时还进一步假定每一辐射单元激励电流的幅值相同,而激励电流的相位,对于相邻的两辐射单元相差psi。 - 整个天线的计算
应用叠加原理,总辐射场为每个辐射单元的辐射场的总和。再将研究地点置于与天线相差较远的区 场,并认为天线元到研究场地的射线平行,就会发现两者之间仅相差一个位移因子。最后将每个天线元 产生的电场进行相加。
以下为Matlab代码
1 | clc; |
输出结果
- 相位差不同时的图像
当 Ψ = 0 ,Π/6,Π/4,Π/2 时,列阵天线的辐射场的图像为: - 间距不同时的图像
- 单元数不同时的图像
结果分析
我将单元数改为了10,与8的区别是产生的单元数不同
间距改变(也体现在单元数不同?以及电场分布不同
由测试的四个点可以发现,最后形成的电场的图形为对称的图形,且与 X 轴形成的夹角恰好与我 们给出的相邻辐射单元相差 Ψ。而除了这两个方向电场强度很大,其他方向的电场强度都变得很小。特 别的,当 Ψ=Π/2 时,两侧的电场都与 X 轴成 Π/2,即互相重合了。这说明通过改变 Ψ,我们可以改 变列阵天线产生的电场在空间中的分布,以达到使我们需要的区域电场信号强烈的效果。
经过此次研究,我们发现在 d=/4 的情况下,如何通过控制 Ψ 来控制列阵天线在空间中产生的电 场的强弱,以达到方便使用的目的。
经过这次的模拟实验,我发现了 MATLAB 在模拟实际场景上的用途,提前模拟好场景并用 MATLAB 进行计算,就可以减少实际情况下可能产生的错误。
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