主要内容

天线阵的设计师

设计、可视化和分析数组

描述

这个阵列设计应用程序允许您在天线工具箱中设计、可视化和分析阵列™ 图书馆互动。

使用这个应用程序,你可以:

  • 显示定义元素间距的不同数组配置和布局。

  • 比较不同的数组类型和响应。

  • 选择阵列配置以满足特定的peek增益,方向性,所需的覆盖范围,模式,端口参数。

  • 更改元素之间的间距并查看对数组性能的影响。

  • 可视化端口和远场中的相互耦合效应。

  • 在给定的约束条件下,使用SADEA或代理优化方法对各种分析结果进行优化。

    笔记

    • 使用并行计算对于SADEA优化器,你需要并行计算工具箱™.

    要使用代理优化算法,您需要全局优化工具箱

打开天线阵列设计器应用程序

  • MATLAB®将来发布:应用程序选项卡,在下面信号处理与通信,单击应用程序图标。

  • MATLAB命令提示:输入antennaArrayDesigner

例子

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天线阵列设计应用程序打开一个新的空白画布。

选择并可视化阵列

点击在画布工具条中选择要分析的数组类型。

默认是带有偶极天线的矩形阵列。

使用toolstrip,可以选择不同类型的阵列布局、天线和背衬结构。

也可以指定设计频率指天线或阵列。设置此值将缩放单个阵列元素以在指定频率下共振,并将元素放置在阵列中的最佳位置以避免干扰。

点击接受分析阵列特性。

画廊

您可以选择一个数组类型数组画廊,您可以从不同的天线从天线画廊

您可以从中选择不同类型的天线天线画廊

您还可以从中为天线阵列元素选择不同类型的背衬结构支持结构画廊

分析数组

一旦点击接受在设计上,可以指定频率范围在“输入”窗格中。然后使用中相应的按钮绘制阵列的阻抗、相关或s参数耦合窗格。

您可以可视化三维图案、AZ图案或EL图案使用模式窗玻璃也可以将介质基板添加到各个元件,或使用属性窗格。

使用属性手动更改数组或其单个元素的属性。

使用出口在MATLAB工作空间或MATLAB脚本中查看数组。

优化的数组

点击优化打开天线阵列设计器应用程序的优化器画布。

使用目标函数选择优化阵列的主要目标

使用设计变量输入变量。然后,优化器根据下限和上限更改变量。

使用约束条件限制天线上所需的分析功能值。

使用优化器进行选择SADEA代理选择

注意:要使用代理优化算法,您需要全局优化工具箱。

添加所需值后,单击运行开始优化。

打开天线阵的设计师应用程序。

antennaArrayDesigner

Figure Explore包含类型为uicontrol的对象。

点击刚出现的数组类型窗格中,单击线性的

在左下角,改变的元素数量5.. 点击接受

属性窗格中,展开dipole-Geometry并更改倾斜(度)30.. 这会将阵列中每个偶极子元素的倾斜度更改为30度。点击数组选项卡查看阵列。

属性窗格中,展开线性几何并更改倾斜(度)45.这改变了整个阵列的倾斜度为45度。

输入窗格中,更改中心频率数组的60兆赫。点击三维图案模式窗格以绘制辐射模式。观察阵列的最大方向性。

开放天线阵的设计师的应用程序。数组画廊窗格中,单击保角的

默认的共形阵列包括一个偶极子天线和一个蝴蝶结天线。

控件中的元素可以分别查看每个元素布局窗口。

矩形背衬弯曲天线

添加一个带有矩形衬底的弯曲偶极子天线。从天线画廊,点击蜿蜒而行来制造一个弯曲的偶极子天线。通过拖动天线来移动天线布局窗口。

添加矩形背衬:

  • 从中选择弯曲偶极子天线布局窗口,然后单击矩形的背衬结构廊道窗格

  • 右键点击天线在布局窗口并选择添加backbacking >矩形反射器

删除曲流,添加v -偶极子

若要删除弯曲偶极子天线,请在“弯曲偶极子天线”菜单中单击鼠标右键布局窗口,并选择删去

点击三角天线画廊添加一个V形偶极子天线。

点击接受

天线布置

将天线放置在X-Y-Z平面中的以下位置:

  • 元件1 -偶极子- [1 0 0]

  • 元素2 -领结- [0 1 0]

  • 元件3 - v -偶极子- [0,0 1]

属性窗格中,展开conformalArray——几何改变的值元素位置(m)到[1 0 0;0 1 0;0 0 1]。点击申请

嵌入式元件模式和半功率束宽度(HPBW)

在元素2的方位平面中显示嵌入的元素图案。选择嵌入式元件图案窗格点击AZ图案.在元素选择窗口中,单击元素2,然后好吧

要查看HPBW,右键单击方位角模式并选择测量值>天线度量

元件间的耦合

要观察元件1和3之间的耦合,请确保启用耦合输入窗格。在耦合,点击相关性. 在“图元选择”窗口中,单击1和3。

开放这个天线阵的设计师在数组画廊部分,选择数组类型为线性的

选择偶极子天线画廊.选择没有后盾支持结构画廊. 指定设计频率为2.4 GHz。在里面布局窗格中,指定的元素数量如图4所示,单击接受关闭部分

选择三维图案在下面模式section来计算三维辐射模式。

增益为9.1 dBi。点击优化在应用程序toolstrip上优化此阵列。

在Optimizer选项卡上单击最大化收益目标函数部分在设计变量窗格,选择您想要优化的变量。在本例中,选择元素间距变量,并将下限和上限设置为0.06和0.09。

单击约束条件窗玻璃在本例中,没有约束函数。如果应用程序需要约束,请从下拉列表中选择一个或多个约束函数。

点击申请应用本例中的设计变量。在设置节中,将迭代次数设置为50中,选择并行计算如果你有并行计算工具箱™, 点击运行。

模拟完成后,优化结果将显示在结果窗格

点击接受.在模式部分,绘制三维图案一次。增益现在增加到10.7 dBi。

开放这个天线阵的设计师在数组画廊部分,选择数组类型为线性的

选择偶极子天线画廊.选择没有后盾支持结构画廊. 指定设计频率为2.4 GHz。在里面布局窗格中,指定的元素数量如图4所示,单击接受关闭部分

选择三维图案在下面模式section来计算三维辐射模式。

增益为9.1 dBi。点击优化在应用程序toolstrip上优化此阵列。

在Optimizer选项卡上单击最大化收益目标函数部分在设计变量窗格,选择您想要优化的变量。在本例中,选择元素间距变量,并将下限和上限设置为0.06和0.09。

单击约束条件窗玻璃在本例中,没有约束函数。如果应用程序需要约束,请从下拉列表中选择一个或多个约束函数。

点击申请应用本例中的设计变量。在设置的部分,优化器下拉选择代理选择并行计算它变灰了。

模拟完成后,优化结果将显示在结果窗格。

点击接受.在模式部分,绘制三维图案一次。增益现在增加到10.5 dBi。

相关实例

程序化使用

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antennaArrayDesigner打开阵列设计应用程序,使您能够使用天线工具箱库设计和分析天线阵列。

另见

在R2019b中引入