无限阵列分析

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这个例子展示了如何使用无限数组分析来为单个元素的行为建模单胞嵌入在数组[1]-[3]中。假定该数组在二维上有无限的范围，并且位于XY -飞机。

定义单元格

单位单元是指无限数组中的单个元素。单位单元元素需要一个地平面。没有接地面的天线需要在天线背面安装反射器。每种情况的代表示例是分别具有接地面和由反射器支持的偶极子天线的微带贴片天线。本例以带有反射面的偶极子天线为单元单元，分析了单元单元在10ghz下的阻抗行为。该单元的横截面为 $λ / 2$ 通过 $λ / 2$ m.为了定义单位单元，创建一个长度略小于 $λ / 2$ M，并把它作为激励器分配给一个大小相同的方形反射器 $λ / 2$ 两边都是M。

%定义常量Freq = 10e9;Vp = physconst(“光速”）;Lambda = vp/freq;Ucdx = 0.5*lambda;Ucdy = 0.5*lambda;定义单个元素D =偶极子;d.Length = 0.495*lambda;d.Width = lambda/160;d.倾斜度= 90;d.TiltAxis = [0 10 0];%定义反射器R =反射器;r.励磁器= d;r.Spacing = lambda/4;r.GroundPlaneLength = ucdx;r.GroundPlaneWidth = ucdy;图显示(r)

图中包含一个轴对象。带有标题反射器天线单元的轴对象包含patch、surface类型的5个对象。这些对象表示PEC、feed。

创建无限数组

创建无限数组，并分配反射器支持偶极子作为元素，并查看它。

infArray = infinitarray;infArray。元素= r;infArrayFigure = figure;显示(infArray)

图中包含一个轴对象。无限数组中反射器上偶极子单元单元的轴对象包含7个类型为patch、surface的对象。这些对象代表PEC、馈电、空气、单元。

计算扫描阻抗

通过计算扫描阻抗，分析了无限阵列的阻抗特性。扫描阻抗是单元单元在单个频率上的阻抗变化随扫描角度的函数。使用扫描角度属性ScanAzimuth而且ScanElevation在无限数组上定义扫描行为。计算扫描阻抗在一个平面，定义为方位角= 0度和仰角变化从0到90度在1度的步骤。

扫描平面定义Az = 0;% E-planeEl = 0:1:90;%海拔计算并绘制scanZ = nan(1，数字(el));infArray。ScanAzimuth = az;为i = 1: number (el) infArray。ScanElevation = el(i);scanZ(i) =阻抗(infArray,freq);结束图绘制(el,实际(scanZ), el,图像放大(scanZ),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”，电抗的)包含(“扫描海拔(度)”) ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(“扫描az中的阻抗=”num2str (az)度平面]）

图中包含一个轴对象。在az = 0度平面上带有标题扫描阻抗的轴对象包含2个类型为直线的对象。这些物品代表抵抗、抵抗。

改进收敛行为

无限阵列分析依赖于由无限双和组成的周期格林函数。有关此方面的更多信息，请参阅文档页(infiniteArray)．双求和中的项数对结果的收敛性有影响。增加求和项的数量以提高收敛性。执行以下命令将总项数从默认值21增加到101(负和正索引各50个项，第0个项增加1个项)。

numSummationTerms (infArray, 50);

下图为3个平面，方位角分别为0°、45°和90°时扫描阻抗项数较高的分析结果。在一台2.4 GHz、32 GB内存的机器上，每次扫描大约需要100秒。

Az = [0 45 90];% E D h面负载scanZData

E-plane

图绘制(el真实(scanZ50terms (1,:)), el,图像放大(scanZ50terms (1:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”，电抗的)包含(“扫描海拔(度)”) ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(“扫描az中的阻抗=”num2str(阿兹(1))度平面]）

图中包含一个轴对象。在az = 0度平面上带有标题扫描阻抗的轴对象包含2个类型为直线的对象。这些物品代表抵抗、抵抗。

d平面

图绘制(el真实(scanZ50terms (2:)), el,图像放大(scanZ50terms (2:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”，电抗的)包含(“扫描海拔(度)”) ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(“扫描az中的阻抗=”num2str(阿兹(2))度平面]）

图中包含一个轴对象。在az = 45度平面上带有标题扫描阻抗的轴对象包含2个类型为直线的对象。这些物品代表抵抗、抵抗。

h面

图绘制(el真实(scanZ50terms (3,:)), el,图像放大(scanZ50terms (3:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”，电抗的)包含(“扫描海拔(度)”) ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(“扫描az中的阻抗=”num2str(阿兹(3))度平面]）

图中包含一个轴对象。在az = 90度平面上带有标题扫描阻抗的轴对象包含2个类型为直线的对象。这些物品代表抵抗、抵抗。

无限阵列阻抗随频率变化

将扫描角度固定为特定值，扫描频率，观察该单元元的阻抗行为。

Az_scan = 0;El_scan = 45;Percent_bw = .15;Bw =百分比Bw *频率;Fmin =频率- bw/2;Fmax = freq + bw/2;infArray。ScanAzimuth = az_scan;infArray。ScanElevation = el_scan; figure impedance(infArray,linspace(fmin,fmax,51));

图中包含一个轴对象。标题为Impedance的axis对象包含2个类型为line的对象。这些物品代表抵抗、抵抗。

计算隔离元件模式和阻抗

利用无限阵列分析中的扫描阻抗数据，推导出扫描单元图(有限阵列情况下也称为嵌入/阵列单元图)。如[1]-[4]所示，使用隔离单元模式和阻抗来计算它。通过分析无限反射器支持的偶极子并计算其功率模式和10 GHz的阻抗来实现这一点。

r.GroundPlaneLength = inf;r.GroundPlaneWidth = inf;giiso = nan(数字(az)，数字(el));gisodB = nan(编号(az)，编号(el));为i = 1:元素个数(az) giso(我:)=模式(r,频率,阿兹(i), el,“类型”，“权力”）;gisodB(i，:) = 10*log10(gio (i，:)));gisodB(i，:) = gisodB(i，:) - max(gisodB(i，:));结束Ziso =阻抗(r，频率);

计算并绘制扫描元素模式

定义发生器阻抗以计算扫描单元模式。本例使用侧面扫描电阻作为发生器阻抗。

Rg = 185;Xg = 0;Zg = Rg + 1i*Xg;Gs = nan(数字(az)，数字(el));gsdB = nan(编号(az)，编号(el));为i = 1:元素个数(az) gs(我:)= 4 * Rg *真实(Ziso)。* giso(我:)。/ (abs (scanZ50terms(我:)+ Zg)) ^ 2;gsdB(我:)= 10 * log10 (gs(我,:));gsdB(i，:)= gsdB(i，:)) - max(gsdB(i，:));结束图;情节(el gsdB (1:), el, gsdB (2:), el, gsdB (3:)“线宽”, 2.0)网格在轴([0 90 -20 0])扫描仰角(度数)) ylabel (“权力模式(dB)”)标题(strcat (E-Plane (az = 0°)功率分布传说))(“az = 0度”，'az = 45度'，'az = 90°'，“位置”，“最佳”）

图中包含一个轴对象。标题为E-Plane (az = 0 deg.) Power Pattern的axis对象包含3个类型为line的对象。这些物体分别代表az = 0°，az = 45°，az = 90°。

参考

[1] J. Allen，“扫描偶极子阵列的增益和阻抗变化”，《天线与传播学报》，vol.10, no. 1。5, 1962年9月，第566-572页。

R. C. Hansen，相控阵天线，第7章和第8章，John Wiley & Sons Inc.，第二版，1998年。

R. J. Mailloux，“相控阵天线手册”，Artech House，第二版，2005年

[4] W. Stutzman, G. Thiele，“天线理论与设计”，John Wiley & Sons Inc.，第三版，2013。

另请参阅

天线和阵列中无限地平面的建模|聚四氟乙烯基板上微带贴片天线无限阵列