两维天线阵列波束成型原理&Python代码

在讲解两维天线阵列之前,需要了解一维天线阵列波束成形原理,只有了解了一维天线阵列,才能弄明白二维,好了,我们先开始科普一维天线阵列原理。

一维天线阵列原理:

如下图,所示,如果在theda确定的情况下,阵子0和阵子1达到接收机合成的能量,只跟它们的接收相位差有关系,这个理解很重要,如果不理解这点,后面没法分析,他们的相位差分别可以写为:

                         {0,(d0-d1)/lamda*2*PI},    备注0,表示阵子0相对自己的相位差。

两维天线阵列波束成型原理&Python代码_第1张图片

而由于d0相比阵子0和阵子1的间距d来说足够长,所以d0-d1可以约等于d*sin(theda),所以相位差可以写为:

                            [0,d*sin(theda)/lamda*2*PI]

如果把相位改为波形的话,公式如下:

                              [1,exp(d*sin(theda)/lamda*2*PI)]

同理,如果阵子数为N的阵列,则相位差的波形公式分别为:

[1,exp(1*d*sin(theda)/lamda*2*PI),exp(2*d*sin(theda)/lamda*2*PI),,,,,exp((N-1)*d*sin(theda)/lamda*2*PI)]

最终,波形图为所有相位差的波形累加。

二维天线阵列原理:

      假设x和y轴平面上分布了M*N个两维阵列,对于任一阵子,其相位差都可以由x和y轴上的相位差分量组成,如下图所示:

两维天线阵列波束成型原理&Python代码_第2张图片

x和y轴上的相位差波形矢量分别为:

ax(theda,phi)=[1,exp(1*dx*sin(theda)*cos(phi)/lamda*2*PI),exp(2*dx*sin(theda)*cos(phi)/lamda*2*PI),,,,,exp((M-1)*d*sin(theda)*cos(phi)/lamda*2*PI)]

ay(theda,phi)=[1,exp(1*dy*sin(theda)*sin(phi)/lamda*2*PI),exp(2*dy*sin(theda)*sin(phi)/lamda*2*PI),,,,,exp((N-1)*d*sin(theda)*sin(phi)/lamda*2*PI)]

任何一个阵子的合成相位,等于x和y的相位差分量的叠加为:

                           axy(theda,phi) = ax(theda,phi) * ay(theda,phi).转置

均匀平面阵的阵列方向图为:两维天线阵列波束成型原理&Python代码_第3张图片

看到这里,是不是已经明白了,阵列的波形成形原理,如果还不明白,那你就得请我吃饭了,哈哈,当面请教了。

具体两维波束赋形图的python代码,请参见链接:

https://download.csdn.net/download/zippo_wu/12043421

两维天线阵列波束成型原理&Python代码_第4张图片

 

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