主要内容

相控阵画廊

此示例演示如何使用相控阵系统工具箱对各种天线阵列几何图形进行建模和可视化™. 这些几何图形还可用于模拟其他类型的阵列,如水听器阵列和麦克风阵列。您可以查看每个绘图的代码,并在自己的项目中使用。

线性阵列

线性天线阵列元件之间的间距可以是均匀的,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;%元素数D=0.5;%单元间距(m)齿龈= phased.ULA (N、D);viewArray(齿龈,“标题”,“均匀线阵(ULA)”甘氨胆酸)组(,“Cameravelangle”, 4.4);

最小冗余线性阵列(MRLA)是非均匀间隔线性阵列的一个例子。MRLA最小化了具有相同空间相关滞后的元素对的数量。可以设计出孔径相当于七元阵列的四元阵列。

N = 4;%元素数pos = 0 (N);Pos (2,:) = [-1.5 -1 0.5 1.5];相当于7单元ULA的孔径%mrla=相位共形射线(“元素位置”,pos,...“ElementNormal”,零(2,N));视图阵列(mrla,“标题”,“最小冗余线性阵列(MRLA)”甘氨胆酸)组(,“Cameravelangle”, 4.85);

圆形阵列

圆形天线阵列也可以在单元之间具有均匀或非均匀的间距。下面是均匀圆形阵列(UCA)的示例。

N = 24;%元素数R=1;%半径(m)uca=相控.uca(N,R);视图阵列(uca,“ShowNormals”符合事实的“标题”,“均匀圆阵(UCA)”)视图(0,90)

具有相同单元数和不同半径的多个圆形天线阵列形成同心圆形阵列。

N=16;%每个环上的元素数R=[11.52];%半径(米)azang = (0: n - 1) * 360 / n - 180;pos = [0 (1, N); cosd (azang);信德(azang)];elNormal = 0 (2 N);concentricCircularArray =分阶段。ConformalArray (...“元素位置”, (R (1) * pos (2) * pos R (3) * pos),...“ElementNormal”, (elNormal elNormal elNormal]);viewArray (concentricCircularArray“标题”,“同心圆阵列”);

平面阵列与矩形网格

平面天线阵列可以具有均匀网格(或晶格)和不同的边界形状。接下来是具有矩形网格和矩形边界的均匀矩形阵列(URA)的示例。

M = 18;%每行元素个数N=16;%每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)ura=相控.ura([N M],[dz dy]);视控阵列(ura,“标题”,“均匀矩形阵列(URA)”);

你也可以用圆形边界来模拟平面天线阵。下面的代码以一个URA开始,并删除一个圆之外的元素。

N = 20;%矩形阵列每行/每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)R = 4.5;%半径(m)REFRARAY=phased.URA(N[dy,dz]);pos=getElementPosition(REFRARAY);elemToRemove=sum(pos.^2)>R^2;pos(:,elemToRemove)=[];%不包含圆外的元素圆形平面光线=相位共形光线(“元素位置”,pos,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (circularPlanarArray“标题”,圆形平面阵列的);

下面是一个具有椭圆边界的平面天线阵的例子。

N = 20;%矩形阵列每行/每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)Ry=4.5;%大半径(m)Rz = 2.8;%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 =分阶段。ConformalArray (“元素位置”,pos,...“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。

Nmin=7;%底行上的元素数Nmax = 19;%最宽行上的元素数dy = 0.5;%行距dz = 0.5;%列间距行=[Nmin:2:Nmax Nmax-2:-2:Nmin];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:2:Nmax-Nmin-count=count+1;idx=start(count):stop(count);pos(2,idx)=(行(count)-1)/2:(行(count)-1)/2)*dy;pos(3,idx)=m/2*dz;终止hexagonalPlanarArray =分阶段。ConformalArray (“元素位置”,pos,...“ElementNormal”,零(2,N));视图阵列(六边形平面阵列,...“标题”,“矩形网格的六边形平面阵列”);

平面阵列与三角形网格

三角网格提供了一种有效的空间采样方法,在实际中得到了广泛的应用。在这里,不同的边界几何可以应用。首先是一个三角形格子的矩形阵列。

M = 18;%每行元素个数N=16;%每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)rectArrayTriGrid =分阶段。(N [M], [dz dy],“格子”,“三角”);viewArray (rectArrayTriGrid...“标题”,“三角形网格矩形阵列”);

接下来是一个三角形点阵的圆形平面天线阵。

N=18;%矩形阵列每行/每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)R = 4.5;%半径(m)refArray =分阶段。(N, dy, dz,“格子”,“三角”);pos = getElementPosition (refArray);elemToRemove =总和(pos。^ 2)> R ^ 2;pos (:, elemToRemove) = [];%不包含圆外的元素圆形平面阵列Trigrid=相位共形阵列(...“元素位置”,pos,“ElementNormal”,零(2,大小(位置,2));viewArray(圆形平面RAYTRIGRID,...“标题”,“带有三角形网格的圆形平面阵列”);

接下来是一个三角形晶格的椭圆平面天线阵列。

N=18;%矩形阵列每行/每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)Ry=4.5;%大半径(m)Rz = 2.8;%小半径(m)refArray =分阶段。(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 =...分阶段。ConformalArray (“元素位置”,pos,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (ellipticalPlanarArrayTriGrid...“标题”,“带有三角形网格的椭圆平面阵列”);

接下来是均匀六边形阵列(UHA)的示例。

Nmin = 9;%底行上的元素数Nmax = 17;%中行元素个数dy = 0.5;%行距dz=0.5*sin(pi/3);%列间距行=[Nmin:Nmax Nmax-1:-1:Nmin];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;终止uha=相位共形射线(“元素位置”,pos,...“ElementNormal”,零(2,N));视图阵列(uha,“标题”,“统一六边形阵列(UHA)”);

稀疏阵列

您还可以使用非均匀网格对平面天线阵列进行建模。

M=19;%每行元素个数N=17;%每列上的元素数dy = 0.5;%每行元素之间的间距(m)dz = 0.5;%各柱上构件之间的间距(m)REFRARAY=Phasted.URA([N M],[dz dy]);pos=getElementPosition(REFRARAY);elemToRemove=[3:11:M*(N-1)/2M*N-3:-11:(N+1)/2];pos(:,elemToRemove)=[];ThinkDura=Phasted.Conformarray(“元素位置”,pos,...“ElementNormal”0(2、大小(pos, 2)));viewArray (thinnedURA“标题”,“变薄数组”);

半球形共形阵列

您还可以对非平面阵列进行建模。在许多应用中,传感器必须符合安装在其上的曲面形状。接下来是天线阵列的一个示例,其元件均匀分布在半球上。

R = 2;%半径(m)阿兹= 90:10:90;%方位角度el=-80:10:80;%仰角(不含极)[az_网格,el_网格]=网格网格(az,el);极点=[0;-90];加上南极和北极nDir = [pole [az_grid(:) el_grid(:)]'];元素法向N=尺寸(nDir,2);%元素数[x, y, z] = sph2cart (degtorad (nDir (1,:)), degtorad (nDir (2:)), R * 1 (1, N));hemisphericalConformalArray =分阶段。ConformalArray (...“元素位置”,[x;y;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。接下来是连续子数组的例子。

replicatedURA=相控。ReplicatedSubarray(“子数组”phased.URA (5)...“布局”,“矩形”,...“网格大小”,[3 3],“GridSpacing”,“自动”);viewArray (replicatedURA“标题”,“3x3子阵列,每个子阵列具有5x5个元素”);

可以在非均匀网格上布局子数组。下一个例子模拟了一个子阵列的T/R模块的故障。

Ns=6;%子数组个数posc=0(3,Ns);posc(2,:)=-5:2.5:7.5;%子阵列相位中心posc (:, 3) = [];%取出第三子阵列模型T/R故障缺陷子阵列=相控复制子阵列(...“子数组”,分阶段。(25 [5]),...“布局”,“自定义”,...“子阵列位置”posc,...“亚阵列正常”,零(2,Ns-1));viewArray(缺陷子阵列,“标题”,“缺陷子阵列”);视图(90 0)

子阵列可以交错和重叠,以减轻光栅瓣。

N=40;%元素数Ns = 8;%子数组个数选取= 0 (Ns, N);Nsec = N / Ns;对于m = 1: Ns如果m==1选择(m,(m-1)*Nsec+1:m*Nsec+1)=1;埃尔塞夫m==Ns sel(m,(m-1)*Nsec:m*Nsec) = 1;其他的sel(m,(m-1)*Nsec:m*Nsec+1)=1;终止终止重叠子阵列=相控分区阵列(“数组”,相位。ULA(N),...“子阵列选择”,sel);视图阵列(重叠子阵列,“标题”,“重叠子阵列”);集(gca,“Cameravelangle”,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。一组元素是交错的、交错的或分散的。下一个示例模拟交错的、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;终止交错Darray=相控分区阵列(“数组”phased.URA (N),...“子阵列选择”、选取);viewArray (interleavedArray“标题”,“交错数组”);

另一种非平面天线阵列是具有多个平面面的阵列。下一个例子显示了均匀的六边形阵列作为子阵列排列在一个球体上。

R = 9;%半径(m)阿兹= unigrid(-180、60180、“()”);%方位角度el = unigrid(-30、60、30);%仰角(不含极)[az_网格,el_网格]=网格网格(az,el);极点=[0;-90];加上南极和北极nDir = [pole [az_grid(:) el_grid(:)]'];%子数组法线方向N=尺寸(nDir,2);%子数组个数[x, y, z] = sph2cart (degtorad (nDir (1,:)), degtorad (nDir (2:)), R * 1 (1, N));sphericalHexagonalSubarray =分阶段。ReplicatedSubarray (“子数组”uha,...“布局”,“自定义”,...“子阵列位置”,[x;y;z],...“亚阵列正常”(nDir);viewArray (sphericalHexagonalSubarray...“标题”,“球体上的六边形子阵列”);视图(30,0)

你也可以从一个不同的角度来观察这个数组,并在三维空间中交互地旋转它。

rotate3d视图(0,90)