基于matlab使用自定义辐射方向图进行天线阵列分析（附源码）

一、前言

此示例演示如何使用自定义天线辐射方向图创建天线阵列，然后如何分析阵列的响应方向图。这种模式可以通过测量或模拟获得。

二、导入辐射图

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根据应用的不同，实用的相控天线阵列有时会使用专门设计的天线元件，其辐射方向图无法用闭式方程表示。即使元件模式很好理解，就像偶极子天线一样，当元件放入阵列中时，元件之间的相互耦合也会显著改变单个元件模式。这使得闭合形式模式的准确性降低。因此，对于高保真模式分析，通常需要使用从测量或仿真中获得的自定义辐射方向图。

图1：相控阵系统工具箱中使用的球面坐标系约定。

用于模拟天线辐射方向图的常用全波建模工具是HFSS。在此工具中，对各个元素进行建模，就好像它们是无限数组的一部分一样。模拟的辐射图表示为 M ×3 矩阵，其中第一列表示方位角

，第二列表示仰角

，第三列表示以 dB 为单位的辐射图。坐标系和定义

和

HFSS中使用的方法如图2所示。在这种约定中，天线的主波束沿通常垂直指向的z轴。的价值

介于

和

和价值

介于

和

.

图2：HFSS中使用的球面坐标系约定。

请注意，HFSS 坐标系与

相控阵系统工具箱™中使用的坐标系。在HFSS中，光束主瓣点沿z轴，与光束正交的平面由x轴和y轴形成。导入自定义模式的一种可能方法

没有任何坐标轴旋转的约定如下所示。

例如，在

-

约定并保存在文件中。帮助程序函数读取文件并将其内容重新格式化为二维矩阵。phi-theta 模式现在可用于形成自定义天线元件。假设此天线的工作频率在 1 到 1.25 GHz 之间。要验证模式是否已正确导入，请绘制自定义天线元素的响应。请注意，主光束指向

方位角和

高程，沿 z 轴导入具有主梁的自定义阵列，而不进行任何旋转。

三、构建天线阵列

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考虑一个 100 元件天线阵列，其元件位于 10 x 10 矩形网格上，如图 3 所示。为了确保不会出现光栅瓣，元件以最高工作频率的一半波长间隔。可以使用以下命令创建此矩形数组。

图3：10 x 10 的 URA。

所得天线阵列的总辐射方向图在u-v空间中绘制如下。模式是元素模式和数组因子的组合。

人们也可以很容易地检查图案的U形切口，如下所示。

四、在方位角中操纵波束

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本节说明了阵列相位控制的概念。相控阵相对于单个天线元件的一个优点是，主波束可以通过电子方式引导到给定的方向。转向是通过调整分配给每个元素的权重来实现的。砝码集也称为转向矢量。每个权重都是一个复数，其幅度控制阵列的旁瓣特性，其相位控制波束。

该示例从

方位角到

方位角，仰角固定在

在扫描期间。

五、程序

使用Matlab R2022b版本，点击打开。（版本过低，运行该程序可能会报错）

打开下面的“example.m”文件，点击运行，就可以看到上述效果。

下载方式一：基于matlab使用自定义辐射方向图进行天线阵列分析资源-CSDN文库

下载方式二：基于matlab使用自定义辐射方向图进行天线阵列分析