阵列建模与分析

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这个例子展示了如何从天线工具箱构建、可视化和分析天线阵列。

使用天线元素创建天线阵列

属性创建默认的矩形天线阵列rectangularArray元素。默认情况下，阵列使用偶极子作为天线单元。

ra = rectangularArray

ra = rectangularArray with properties: Element: [1x1 dipole] Size: [2 2] RowSpacing: 2 ColumnSpacing: 2 Lattice: ' rectangle ' ampludetaper: 1 phasesshift: 0 Tilt: 0 TiltAxis: [1 0 0]

可视化阵列布局

使用布局函数用于在x-y平面上绘制数组元素的位置。默认情况下，矩形阵列是一个2x2矩形晶格中的4元素偶极子阵列。

布局(ra)

图中包含一个轴对象。标题为Array布局的axes对象包含5个类型为scatter, text的对象。

可视化阵列几何

使用显示命令功能查看矩形阵列天线的结构。

显示(ra)

图中包含一个轴对象。以偶极子天线矩形阵列为标题的轴对象包含12个贴片、曲面类型的对象。这些对象代表PEC、feed。

绘制阵列辐射图

使用模式函数绘制矩形阵列的辐射方向图。辐射图样是阵列功率的空间分布。图形显示阵列的方向性或增益。默认情况下，pattern函数绘制数组的方向性。

模式(ra 70 e6)

图中包含一个轴对象和其他uicontrol类型的对象。axis对象包含12个类型为patch, surface的对象。

绘制阵列方位角和仰角图

使用patternAzimuth和patternElevation函数绘制矩形阵列的方位角和仰角图。这两幅图是阵列在指定频率下的二维辐射图。

patternAzimuth (ra 70 e6)

图中包含一个uiconcontainer类型的对象。

图patternElevation (ra 70 e6)

图中包含一个uiconcontainer类型的对象。

计算阵列的方向性

方向性是指阵列在特定方向辐射功率的能力。它可以定义为所需方向上的最大辐射强度与其他所有方向上的平均辐射强度之比。使用模式函数来计算矩形阵列的方向性。

(方向性)=模式(ra 70 e6 0, 90)

方向性= -39.2495

计算数组的EH字段

使用EHfields函数来计算矩形阵列的EH场。EH场是阵列电场和磁场的x、y和z分量。这些分量在特定的频率和空间中的特定点上被测量。

(E、H) = EHfields (ra 70 e6, [0, 0, 1])

E =3×1复杂0.000 + 0.00000 i 0.000 + 0.0015i -1.3393 - 0.0711i

H =3×1复杂10^－5× -0.1016 - 0.1843i 0.000 + 0.00000 i 0.000 + 0.00000 i

绘制阵列的不同极化

利用方向图函数中的极化名-值对绘制矩形阵列的不同极化方向图。极化是阵列的电场或e场的方向。偏振分为椭圆形、线形和圆形。这个例子显示了矩形阵列的左圆极化(LHCP)辐射方向图。

模式(ra 70 e6,“极化”，“LHCP”）

图中包含一个轴对象和其他uicontrol类型的对象。axis对象包含12个类型为patch, surface的对象。

计算阵列的波束宽度

使用波束宽度函数来计算矩形阵列的波束宽度。阵列的波束宽度是阵列方向图覆盖的角度度量。在包含阵列主瓣方向的平面上测量波束宽度角。

(bw、角度)=波束宽度(ra 70 e6 0, 1:1:360)

bw =2×144.0000 - 44.0000

角=2×228 72 108 152

计算阵列的扫描阻抗

使用阻抗函数计算并绘制矩形阵列的输入阻抗。有源阻抗，或扫描阻抗，是阵列中每个天线单元被激发时的输入阻抗。

阻抗(ra, 60 e6:1e6:70e6)

图中包含一个轴对象和其他uicontrol类型的对象。标题为有源阻抗的轴对象包含2个类型为line的对象。这些物体代表电阻元件1，电抗元件1。

您还可以通过将图上的元素数量从1更改为1:4来查看所有四个元素的阻抗。见图。

计算阵列反射系数

使用sparameters函数计算矩形阵列的S11值。S11值表示阵列的反射系数。

S = sparameters (ra, 60 e6:1e6:70e6, 72)

S = Parameters: S- Parameters object NumPorts: 4 frequency: [11x1 double] Parameters: [4x4x11 double] Impedance: 72 rfparam(obj,i,j)返回S-parameter Sij

rfplot (S)

$图中包含一个轴对象和其他uicontrol类型的对象。axis对象包含16个类型为line的对象。这些对象代表dB (S_ {11}), dB (S_ {21}), dB (S_ {31}), dB (S_ {41}), dB (S_ {12}), dB (S_ {22}), dB (S_ {32}), dB (S_ {42}), dB (S_ {13}), dB (S_ {23}), dB (S_ {33}), dB (S_ {43}), dB (S_ {14}), dB (S_ {24}), dB (S_ {34}), dB (S_{44})。$

计算数组的返回损失

使用returnLoss函数计算并绘制矩形阵列的回波损耗。

returnLoss (ra, 60 e6:1e6:70e6, 72)

图中包含一个轴对象和其他uicontrol类型的对象。标题为Active Return Loss的axes对象包含一个类型为line的对象。这个对象表示元素1。

您还可以通过将图上的元素数量从1更改为1:4来查看所有四个元素的返回损失。见图。

计算阵列的电荷和电流分布

使用负责和当前的函数来计算电荷和电流在矩形阵列表面上的分布。

收费(ra 70 e6)

图中包含一个轴对象。标题为“电荷分布”的axis对象包含9个类型为patch的对象。

当前图(ra 70 e6)

图中包含一个轴对象。标题为Current distribution的axes对象包含9个patch类型的对象。

计算阵列相关系数

使用相关计算矩形阵列的相关系数。相关系数是阵列天线端口入射信号之间的关系。

相关性(ra, 60 e6:1e6:70e6, 1, 2)

图中包含一个轴对象。具有标题Correlation coefficient (Element1, Element2)的axis对象包含一个类型为line的对象。

改变数组大小和可视化布局

使用矩形阵列的“Size”属性将其更改为16元素偶极子阵列。

类风湿性关节炎。Size = [4 4];显示(ra)

图中包含一个轴对象。以偶极子天线矩形阵列为标题的轴对象包含贴片、曲面类型的48个对象。这些对象代表PEC、feed。

将数组元素的间距更改为非均匀

使用矩形阵列的“RowSpacing”和“ColumnSpacing”属性来改变天线单元之间的间距。

类风湿性关节炎。RowSpacing = [1.1 2 1.2];类风湿性关节炎。柱间距=[0.5 1.4 2]

ra = rectangularArray with properties: Element: [1x1 dipole] Size: [4 4] RowSpacing: [1.1000 2 1.2000] ColumnSpacing: [0.5000 1.4000 2] Lattice: ' rectangle ' ampludetaper: 1 phasesshift: 0 Tilt: 0 TiltAxis: [1 00]

显示(ra)

图中包含一个轴对象。以偶极子天线矩形阵列为标题的轴对象包含贴片、曲面类型的48个对象。这些对象代表PEC、feed。

参考文献

[1] Balanis, c.a“天线理论。分析与设计”，第514页，Wiley，纽约，第3版，2005。

另请参阅

基于代理的六元八木天线优化设计

天线工具箱文档

金宝app

大规模MIMO相控阵系统的混合波束形成

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