天线阵列方向图设计与MATLAB实现
天线阵列方向图怎么调?推荐你看看一个蛮有意思的天线课程作业案例。它的思路清晰,代码也写得比较直观,用的是MATLAB去画极坐标波瓣图,挺适合入门阵列设计思路的。
广播电台的天线布局设计要求还挺苛刻:得让东北方向辐射最强、东到北之间信号别掉太多,西边那一圈还必须出现辐射“盲区”。嗯,设计上用了两个阶段的思路搞定——先做一个初级波瓣图,再叠加一个次级波瓣图,组合出目标方向图。
整个过程就是不断调相位差和天线间距,像调味一样把主瓣、副瓣、零点全调出来。比如初级图就用了两个相距0.2λ
的点源,靠相位差252°
让正南方向“静音”。整体波形再偏45°
,就把副瓣推到东北方向去,方向图函数像这样:
E1 = cos(36°cos(φ + 45°) + 126°)
第二步换了一组源点,摆在正北和西南,间距0.4λ
,目标是让西南方向也没信号——相位一调成280°
再加个偏移,方向图如下:
E2 = cos(72°cos(φ + 45°) + 140°)
最终图就直接乘起来搞定:E = E1 × E2
。画出来你会发现,东北方向确实最猛,西南方向完全没信号。逻辑上比较工整,代码用polar()
画极坐标图,subplot
拼三张图,一看就懂。
整个设计理念其实蛮通用的,无论你是做雷达、卫星通信还是5G 基站,只要是天线阵列控制方向图,基本都绕不开这类思路。
如果你想试着跑一下,可以参考下这些配套资料:
如果你做课程设计卡在方向图的实现,不妨借鉴一下这套结构,思路蛮清楚,调参空间也大。
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