微波与天线MATLAB实验二.docVIP

实验二：N元阵列天线实验 实验目的： 1实现数对称振子天线学建模、编程、仿真实现图形可视化。 2通过本实验使学生掌握matlab7.0仿真软件在电磁场编程中的应用。 实验设备： 计算机、matlab7.0仿真软件 实验内容 1 N元阵列天线方向图二维图形分析 个均匀天线元中点排成一直线构成均匀直线阵列天线，各天线元在点产生的辐射场可表示为。，等相位差，等幅N元直线阵，总辐射场为： ， 其中：，为元函数 天线阵辐射场大小与方向之间关系的阵函数为： （3.3.7） （1）图形的大波瓣反映了阵函数图的主瓣，其最大值：，就是阵数的最大值，而与相对应的即为阵函数的最大辐射方向。 （2）图形的小波瓣反映了阵函数图的旁瓣，极值等于旁瓣峰值，出现极值的所对应的就是旁瓣峰值所在的方向。 （3）图形的零值等于阵函数的零值，而出现的值，所对应的就是阵函数图的零辐射方向。 以五元等幅阵为例说明阵函数出现最大值的方向与的关系： a. ，H面时的阵函数取：。 b. 时（电流相位差等于波程差），，H面时的阵函数取。 c. ,时，，H面时的阵函数取。 2天线阵方向图的三维图形分析 （王曼珠，张喆民，崔红跃．［］．(4)：24-27．是滞后还是超前，（滞后）时，；（超前）时，由与的关系可时，。因而时。当从化到时候，从到，这时，所以，较大时，很小，应用三角函数变换及泰勒公式展开:，有 （124页，江贤祚，天线原理，1993 北航）越大，间距越大，主瓣就越窄。也不能任意的加大，间距一般为，在间距一定的情况下，随着数目的变化单项端射阵的主瓣宽度也随之变化。天线元数超过9后，主瓣宽度的变化不是太明显了。强端射阵不是靠增加的数目。而是调整天线元之间的相位差即可[9]。 N元单向端射阵主瓣宽度随N变化的方向图(对应二维图形和三维图形)的MATLAB程序为： a=linspace(0,2*pi);b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)-1)*(14/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)-1)*pi/2)*14); polar(a,f.*sin(b)); title(14元端射式H面，d=/2，相位=滞后);y1=(f.*sin(a))*cos(b);z1=(f.*sin(a))*sin(b);x1=(f.*cos(a))*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); axis equal title(14元端射式三维图); （前面几条语语句形成的） a=linspace(0,2*pi);b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)-1)*(9/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)-1)*pi/2)*9); polar(a,f.*sin(b)); title(9元端射式H面，d=/2，相位=滞后); y1=(f.*sin(a))*cos(b);z1=(f.*sin(a))*sin(b);x1=(f.*cos(a))*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); axis equal title(9元端射式三维图); a=linspace(0,2*pi); b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)+1)*(6/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)+1)*pi/2)*6); polar(a,f.*sin(b)); title(6元端射式H面，d=/2，相位=超前); y1=(f.*sin(a))*cos(b);z1=(f.*sin(a))*sin(b);x1=(f.*cos(a))*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); axis equal title(6元端射式三维图); a=linspace(0,2*pi);b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)+1)*(4/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)+1)*pi/2)*4); polar(a,f.*sin(b)); title(4元端射式H面，d=/2，相位=超前); y1=(f.*sin(a))*cos(b);z1=(f.*sin(a))*sin(b);x1=(f.*cos(a))*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); axis equal title(4元端射式三维图); 3结论 通过以上分析可得出使用MATLAB辅助分析天线辐射方向图的方法。从抽象的参数到直观的二维、三维方向图，清晰地展示了天线参数与最大辐射方向之间的