MATLAB天线阵列综合软件的研究
时间:2018-09-22 21:15 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要基于方向图乘积定理，研究天线阵列的辐射特性只要研究阵因子，再将阵因子与天线单元的方向图相乘，即可得到阵列天线的方向图函数。天线阵列的分析即在给定阵列的单元数目、单元位置分布、各个单元的激励幅度和激励相位的情况下，确定天线阵列的方向图、增益等辐射特性；天线阵列的综合即根据需求的辐射特性，确定上述四个参数。本文基于 MATLAB图形用户界面GUI， 是将天线阵列的分析与综合集成在一个界面中的一款计算分析软件，提高了阵列分析与综合的可操控性和可视化程度。软件可实现以下功能：一、通过控件改变均匀直线阵列和平面阵列的参数， 输出辐射特性参数， 实现天线阵列的分析。二、使用泰勒综合法进行副瓣电平控制利用 LMS 算法进行方向图逼近，实现天线阵列的综合。28451 毕业论文关键词 天线阵列 方向图 分析与综合 MATLAB GUI Title Study on The Software of The Synthesis ofAntenna Array AbstractBased on the multiplication principle of radiation pattern,the study of theradiation pattern of the antenna array only needs to get the array factor , multiplyarray factor with the antenna element pattern,so obtain the antenna array patternfunction.Analysis of the antenna array means that once the number of theelements,elements distribution, amplitude and phase of each excitation aregiven,we can get the radiation characteristics such as radiation pattern andgain.Synthesis of the antenna array is to find out the four parameters aboveaccording to the desired radiation pattern.This article is based on the MATLABgraphical user interface GUI as a analysis software,it integrates the analysisand synthesis of antenna arrays in an interface ,it can improve the maneuverabilityand visualization. First，the software enables to change the parameters of lineararray or planar array and then export the radiation pattern.Second,it enablesto suppress the sidelobe level of antenna arrays by Taylor intergrated algorithmand synthesis the target radiation pattern by LMS algorithm. Keywords Antenna array Radiation pattern Analysis and synthesis MATLAB GUI 目 次 1 绪论· · 1 1.1 课题研究背景及意义· ·1 1.2 MATLAB GUI 简介 ·1 1.3 本文主要内容· ·2 2 阵列天线原理· · 3 2.1 直线阵列· ·4 2.2 直线阵列子阵划分· ·6 2.3 矩形平面阵· ·6 2.4 矩形栅格圆口径平面阵· ·7 3 阵列天线综合方法 · 9 3.1 Taylor 综合法· · 9 3.2 LMS拟合方向图· · 12 4 GUI 设计过程·15 4.1 主界面设计·15 4.2 程序编写及运行结果·19 结论· · 40 致谢· · 41 参考文献· · 42 1 绪论1.1 课题研究背景及意义电视、广播、移动通信、雷达、导航等无线电设备，都是通过无线电波来传递信息的。任何无线电通信系统都离不开天线，天线的功能是将高频电流或导波（能量）转化为向周围空间辐射的无线电波（能量）或将无线电波（能量）转变成高频电流或导波（能量）经馈电设备传送到接收机。对于单个天线，一旦形式选定，其辐射特性就是相对固定的，然而在无线电系统中有时为了实现一些特殊指标，如较高的增益，较强的方向性，很窄的波束宽度，往往需要天线将能量集中于一个非常狭窄的空间辐射出去。如精密跟踪雷达天线要求波瓣宽度只有 1/3 度，单个天线无法胜任，必须使用阵列天线。在多功能雷达系统中，既需要在俯仰面进行波束扫描，又需要改变相位展宽波束，还需要仅改变相位进行波束赋形，只有相控阵天线才能完成这些功能的实现。某种相同结构、相同尺寸的天线单元按照某种方式排列和激励，由于电磁波在空间相互干涉和叠加而产生特殊的辐射特性，这种结构就称为阵列天线。若各单元按直线排列，就构成直线阵；各单元排列在一个平面中，就构成平面阵。若平面阵中的单元按照矩形栅格排列，则称为矩形平面阵；若平面阵中的单元位于同心圆或椭圆环上，则称为圆阵。阵列天线通常有四个可变参数，分别是单元数目、单元的位置排布、各单元的激励幅度分布和激励相位分布。阵列天线的分析是指在确定上述四个参数后确定阵列天线的辐射特性，包括阵列天线的辐射方向图、方向性系数、增益、半功率波瓣宽度等。阵列天线的综合是指在辐射特性给定的情况下确定上述四个参数，使阵列的某些辐射特性达到指定要求，或使阵列的方向图尽可能地逼近目标方向图。这两个问题是阵列天线在工程应用中必须解决的问题。MATLAB集数值分析、矩阵计算、图形显示仿真以及非线性动态系统的建模和仿真于一体， 已经成为应用代数、 自动控制理论、 数字信号处理等专业的基本数学工具。 利用 MATLABGUI（graphical user interface）设计出阵列天线分析与综合仿真系统，将用户从底层的编程语言中解放出来，使一般设计人员不必精通理论分析与推导过程，可以简单通过控件改变阵列天线的各个参数设置，实现性能的可视化输出，极大地提高了可操控性。1.2 MATLAB GUI简介MATLAB 是 MathWorks 公司 1984 年出品的商业数学软件，可以进行矩阵运算、科学数据可视化、实现算法、用户界面设计、连接其他编程语言等，被称为第四代计算机语言。它具有运算符丰富、程序环境高级且简单、图形功能强大、具有强大的工具箱等优点 (责任编辑：qin) |