相控阵画廊

此示例示出了如何建模和可视化的各种相控阵系统工具箱™天线阵列几何形状。这些几何形状也可用于模拟其他类型的阵列,例如水听器阵列和麦克风阵列。您可以为每个情节查看代码,并在自己的项目中使用它。

线性阵列

线性天线阵的单元间距可以是均匀的,也可以是非均匀的。这种最常见的线性天线阵列是均匀线性阵列(ULA)。

N = 20;元素的数量%d = 0.5;%的元件间隔(米)齿龈= phased.ULA (N、D);viewArray(齿龈,“标题”“均匀线性阵列(ULA)”甘氨胆酸)组(,“CameraViewAngle”,4.4);

A最小冗余线阵(MRLA)是不均匀间隔的线性阵列的例子。的最小化MRLA具有相同的空间相关性的滞后元件对的数量。因此能够设计出4个元素的数组,其孔径是相当于7-元件ULA。

N = 4;元素的数量%pos = 0 (N);pos(2,:) = [-1.5 -1.5 .5];%孔径相当于7元ULAmrla = phased.ConformalArray('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”,零(2,N));viewArray(mrla,“标题”“最小冗余线阵(MRLA)”甘氨胆酸)组(,“CameraViewAngle”,4.85);

圆形阵列

圆形天线阵列还可以具有元件之间均匀或不均匀的间隔。接着是一个均匀圆形阵列(UCA)的一个例子。

N = 24;元素的数量%R = 1;%半径(m)UCA = phased.UCA(N,R);viewArray(UCA,“ShowNormals”,真正,“标题”“均匀圆形阵列(UCA)”)视图(0,90)

具有相同数量的元件和不同半径的多个圆形天线阵列形成一个同心的圆形阵列。

N = 16;每个环上元素的数目R = [1 1.5 2];%半径(米)azang = (0: n - 1) * 360 / n - 180;pos = [0 (1, N); cosd (azang);信德(azang)];elNormal = 0 (2 N);concentricCircularArray = phased.ConformalArray (...'ElementPosition',(R (1) * pos (2) * pos R (3) * pos),...“ElementNormal”,(elNormal elNormal elNormal]);viewArray (concentricCircularArray“标题”“同心的圆形阵列”);

平面阵列与矩形网格

平面天线阵列可以具有均匀的网格(或晶格)和不同的边界形状。接着是一个均匀的矩形阵列(URA)具有矩形网格和矩形边界的一个示例。

M = 18;每行上元素的数目N = 16;每一列上的元素数量%dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)URA = phased.URA([N M],[DZ DY]);viewArray(URA,“标题”“均匀的矩形阵列(URA)”);

你也可以用圆形边界来建模平面天线阵列。下面的代码以一个URA开始,并删除圆圈外的元素。

N = 20;上矩形阵列的每行/列元素的%数dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)R = 4.5;%半径(m)refArray = phased.URA (N, [dy, dz]);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove =总和(pos。^ 2) > R ^ 2;POS(:,elemToRemove)= [];排除圆圈外的元素circularPlanarArray = phased.ConformalArray('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (circularPlanarArray“标题”圆形平面阵列的);

接下来是一个带有椭圆边界的平面天线阵列的例子。

N = 20;上矩形阵列的每行/列元素的%数dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)中R y = 4.5;%主要半径(m)Rz = 2.8;较小半径(m)refArray = phased.URA (N, [dy, dz]);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove = (pos)(2:) /变化。^ 2 + (pos (3:) / Rz) ^ 2 > 1;POS(:,elemToRemove)= [];排除椭圆外的元素ellipticalPlanarArray = phased.ConformalArray ('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (ellipticalPlanarArray“标题”“椭圆平面阵”);

下一个例子是一个带有矩形网格的六边形数组。

的Nmin = 7;最下面一行的元素数Nmax = 19;最宽行上元素的数目dy = 0.5;%行距dz = 0.5;%列间距行数= [Nmin个:2:Nmax个Nmax个-2:-2:Nmin个]。N =总和(行);元素总数%停止= cumsum(行);开始= stop-rows + 1;pos = 0 (N);数= 0;对于米的Nmin =-Nmax时:2:Nmax个-Nmin个计数=计数+ 1;idx =启动(计数):停止(数);idx pos(2) =(-(行(计数)1)/ 2:(行(count) 1) / 2) * dy;POS(3,IDX)= M / 2 * DZ;结束hexagonalPlanarArray = phased.ConformalArray ('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”,零(2,N));viewArray(hexagonalPlanarArray,...“标题”“带有矩形网格的六边形平面阵列”);

三角形网格的平面阵列

三角形网格是一种有效的空间采样方法,在实际中得到了广泛的应用。这里,可以应用不同的边界几何。首先是一个带有三角形晶格的矩形阵列。

M = 18;每行上元素的数目N = 16;每一列上的元素数量%dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)rectArrayTriGrid =分阶段。(N [M], [dz dy],“格子”“三角”);viewArray (rectArrayTriGrid...“标题”“矩形阵三角网格”);

其次是带有三角形栅格的圆形平面天线阵。

N = 18;上矩形阵列的每行/列元素的%数dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)R = 4.5;%半径(m)refArray = phased.URA (N, dy, dz,“格子”“三角”);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove =总和(pos。^ 2) > R ^ 2;POS(:,elemToRemove)= [];排除圆圈外的元素circularPlanarArrayTriGrid = phased.ConformalArray (...'ElementPosition',POS机,“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray(circularPlanarArrayTriGrid,...“标题”“三角形网格的圆形平面阵列”);

接下来是一个椭圆形平面天线阵列的三角形网格。

N = 18;上矩形阵列的每行/列元素的%数dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)中R y = 4.5;%主要半径(m)Rz = 2.8;较小半径(m)refArray = phased.URA (N, dy, dz,“格子”“三角”);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove = (pos)(2:) /变化。^ 2 + (pos (3:) / Rz) ^ 2 > 1;POS(:,elemToRemove)= [];排除椭圆外的元素ellipticalPlanarArrayTriGrid =...phased.ConformalArray ('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (ellipticalPlanarArrayTriGrid...“标题”“三角形网格椭圆平面阵列”);

接下来是统一六边形阵列(UHA)的一个例子。

Nmin = 9;最下面一行的元素数Nmax = 17;中间行的元素数dy = 0.5;%行距DZ = 0.5 * SIN(PI / 3);%列间距行数= [Nmin个:Nmax个Nmax个-1:-1:Nmin个]。N =总和(行);元素总数%停止= cumsum(行);开始= stop-rows + 1;pos = 0 (N);数= 0;对于m = Nmin-Nmax:Nmax-Nmin count = count+1;idx =启动(计数):停止(数);idx pos(2) =(-(行(计数)1)/ 2:(行(count) 1) / 2) * dy;idx pos (3) = m * dz;结束uha = phased.ConformalArray ('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”,零(2,N));viewArray(UHA,“标题”“统一六边形阵列(UHA)”);

减薄阵列

您还可以模拟平面天线阵列具有不均匀的网格。接着是一个薄的天线阵列的例子。

M = 19;每行上元素的数目N = 17;每一列上的元素数量%dy = 0.5;每行元素间距% (m)dz = 0.5;每一列上的元件之间的间距%(M)RefArray内= phased.URA([N M],[DZ DY]);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove = [3:11:M *(N-1)/ 2 M * N-3:-11:(N + 1)/ 2];POS(:,elemToRemove)= [];thinnedURA = phased.ConformalArray('ElementPosition',POS机,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (thinnedURA“标题”“变薄数组”);

半球形共形阵列

您还可以模拟非平面阵列。在许多应用中,传感器必须符合它们被安装在弯曲表面的形状。接下来是天线阵列,它的元素上的半球均匀地分布的一个例子。

R = 2;%半径(m)阿兹= 90:10:90;%方位角度EL = -80:10:80;%仰角(不包括极)[az_grid,el_grid] = meshgrid(AZ,EL);极= [0 0;-90 90];%加上南北极nDir =[极点[az_grid(:) el_grid(:)]'];元素法线方向N =尺寸(NDIR,2);元素的数量%[x, y, z] = sph2cart (degtorad (nDir (1,:)), degtorad (nDir (2:)), R * 1 (1, N));hemisphericalConformalArray = phased.ConformalArray (...'ElementPosition',[X;Ÿ;Z],“ElementNormal”(nDir);viewArray (hemisphericalConformalArray...“标题”“半球形共形阵列”);视图(90 0)

子串

您可以建模和可视化子数组。接下来是一个连续子数组的例子。

replicatedURA = phased.ReplicatedSubarray(“子数组”phased.URA (5)...'布局''长方形'...'GridSize',[3 3],“GridSpacing”'汽车');viewArray (replicatedURA“标题”“3×3子阵每个拥有5×5元素”);

您可以在非均匀网格上布置子数组。下一个示例模拟一个子数组的T/R模块的故障。

NS = 6;子数组的数目posc = 0 (Ns);:posc (2) = 5:2.5:7.5;子阵列相位中心posc (:, 3) = [];%取出第三个子阵列,模拟T/R失败defectiveSubarray = phased.ReplicatedSubarray(...“子数组”,分阶段。(25 [5]),...'布局'“自定义”...'SubarrayPosition'posc,...'SubarrayNormal',零(2,NS-1));viewArray(defectiveSubarray,“标题”“有缺陷的子阵”);视图(90 0)

子阵列可以交错和重叠,以减轻光栅叶栅。

N = 40;元素的数量%Ns = 8;子数组的数目选取= 0 (Ns, N);Nsec = N / Ns;对于m = 1: Ns如果米== 1个SEL(米,(M-1)* +纳秒1:M *纳秒+ 1)= 1;ELSEIFm==Ns sel(m,(m-1)*Nsec:m*Nsec) = 1;其他的SEL(米,(M-1)*纳秒:M *纳秒+ 1)= 1;结束结束overlappedSubarray = phased.PartitionedArray(“数组”,phased.ULA(N),...'SubarraySelection',SEL);viewArray(overlappedSubarray,“标题”“重叠子阵”);集(GCA,“CameraViewAngle”,4.65);

在某些空间受限的应用中,例如在卫星上,多个天线阵列必须共享相同的空间。元素群交错、交错或穿插。下一个示例建模交叉的、非重叠的子数组。

N = 20;IDX =重塑(randperm(N * N),N,N);SEL =零(N,N * N);对于I = 1:N,SEL(I,IDX(I,:))= 1;结束interleavedArray = phased.PartitionedArray(“数组”phased.URA (N),...'SubarraySelection'、选取);viewArray (interleavedArray“标题”交错数组的);

另一种非平面天线阵列是具有多个平面面的阵列。下一个例子展示了在球面上作为子阵列排列的均匀六边形阵列。

R = 9;%半径(m)阿兹= unigrid (-180、60180、“()”);%方位角度el = unigrid (-30、60、30);%仰角(不包括极)[az_grid,el_grid] = meshgrid(AZ,EL);极= [0 0;-90 90];%加上南北极nDir =[极点[az_grid(:) el_grid(:)]'];子阵列法线方向N =尺寸(NDIR,2);子数组的数目[x, y, z] = sph2cart (degtorad (nDir (1,:)), degtorad (nDir (2:)), R * 1 (1, N));sphericalHexagonalSubarray = phased.ReplicatedSubarray (“子数组”uha,...'布局'“自定义”...'SubarrayPosition',[X;Ÿ;Z],...'SubarrayNormal'(nDir);viewArray (sphericalHexagonalSubarray...“标题”“六角形子阵列上的球”);视图(30,0)

您还可以从不同的角度查看数组,并在3-D中交互式地旋转它。

rotate3d视图(0,90)