1、陣列天線方向圖及其MATLAB仿真1 設計目的1了解陣列天線的波束形成原理寫出方向圖函數2.運用MATLAB仿真陣列天線的方向圖曲線3變換各參量觀察曲線變化并分析參量間的關系2 設計原理陣列天線： 陣列天線是一類由不少于兩個天線單元規則或隨機排列并通過適 當激勵獲得預定輻射特性的特殊天線。陣列天線的輻射電磁場是組成該天線陣各單元輻射場的總和一矢量和由于 各單元的位置和饋電電流的振幅和相位均可以獨立調整，這就使陣列天線具有各種不同的功能，這些功能是單個天線無法實現的。在本次設計中，討論的是均勻直線陣天線。均勻直線陣是等間距，各振源電 流幅度相等，而相位依次遞增或遞減的直線陣。均勻直線陣的方向圖函

2、數依據方 向圖乘積定理，等于元因子和陣因子的乘積。二元陣輻射場：ejkrie肌E EiE2EmF( , )ejri2E空叮(，)cos ejkriri2式中：kd sin cos類似二元陣的分析，可以得到N元均勻直線振的輻射場：N 1ji ( kd sinei 0jkrcos這里有兩種情況最為重要。1.邊射陣，即最大輻射方向垂直于陣軸方向，此時m，在垂直于陣軸的方向上，各元觀察點沒有波程差，所以各元電流不需要有相位差。2.端射振， 計最大輻射方向在陣軸方向上，此時m 0或，也就是說陣的各元電流沿陣軸方向依次超前或滯后kd。3 設計過程本次設計的天線為14元均勻直線陣天線，天線的參數為：d=X/

3、2，N=14相 位滯后的端射振天線。基于MATLAB可實現天線陣二維方向圖和三維方向圖的 圖形分析。14元端射振天線H面方向圖的源程序為：a=li nspace(0,2*pi);b=li nspace(O,pi);f=si n(cos(a).*si n(b)-1)*(14/2)*pi)./(si n(cos(a).*si n( b)-1)*pi/2)*14);polar(a,f*s in (b);title(14元端射振的H面方向圖，d=/2,相位二滯后);得到的仿真結果如圖所示：討元端肘振的H面方向團獷2相位-瀟后令A()式中：，可得到H平面的歸1sin( N/2)Nsi n( /2)kd

4、sin cos均勻直線陣最大值發生在cos化方向圖函數，即陣因子的方向函數:0處。由此可以得出kd14元端射振天線三維方向圖的源程序為:y1=(f.*si n(a)*cos(b);z1=(f.*si n(a)*si n(b);x1=(f.*cos(a)*o nes(size(b); surf(x1,y1,z1);axis equal title（14元端設式三維圖）;得到的仿真結果如圖：0.14 元陣列天線的方向圖隨相位的衰減的代碼為：clear;sita=-pi/2:0.01:pi/2;lamda=0.03;d=lamda/2;n仁14;beta=2*pi*d*s in(sita)/l元端識

5、式二維團當天線各個陣元之間的間隔d=O.OO1m時，波長和方向圖之間有一定的關系, 其中程序代碼如下：clear;sita=-pi/2:0.01:pi/2;n=14;d=O.OO1;lamda1=0.002;beta=2*pi*d*si n(sita)/lamda1;z11=( n/2)*beta;z21=(1/2)*beta;f1=si n(z11)./( n*si n(z21);F1=abs(f1);figure(1);lamda2=0.005;beta=2*pi*d*si n( sita)/lamda2;z12=( n/2)*beta;z22=(1/2)*beta;f2=si n(z12

6、)./( n*si n(z22);F2=abs(f2);lamda3=0.01;beta=2*pi*d*si n(sita)/lamda3;-15-14)5005115ihuld.-a-Jidii2萬冋圖的衰尿9 9o o7 7o o5 5r ru u3 Fz13=( n/2)*beta;z23=(1/2)*beta;f3=si n(z13)./( n*si n(z23);F3=abs(f3)plot(sita,F1,b,sita,F2,r,sita,F3,k);grid on;xlabel(theta/radia n);ylabel(amplitude);title(方向圖與波長的關系);lege n