基于matlab阵列天线数值研究

《基于matlab阵列天线数值研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于Matlab阵列天线数值研究　　摘要：为了能够快速有效地设计阵列天线，提出了在阵列天线设计过程中引入Matlab进行辅助设计。通过Matlab高效的数值计算能力和强大的绘图功能，直观地归纳出天线性能随着天线结构参数的变化情况，从而为阵列天线设计提供依据。实验结果表明，Matlab高效的数值计算能力可以直观的为阵列天线设计提供指导思路，从而可以快速有效地进行阵列天线设计。关键词：阵列天线；Matlab；数值分析；天线结构中图分类号：TN82?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）13?0084?03Matla

2、b?basednumericalanalysisofarrayantennaXUQian，GONGHai?bo（ChineseFlightTestEstablishment，Xi’an710089，China）Abstract：Inordertodesignthearrayantennarapidlyandefficiently，aaideddesigninwhichMatlabisintroducedintotheprocessofarrayantennadesignisproposed.Bytheefficientnumeri

3、calcomputingpowerandpowerfuldrawing11functionsofMatlab，wesummarizeintuitivelythechangesoftheantenna’sperformanceastheantennastructurechanges，whichprovidesreferenceforthedesignofthearrayantenna.TheexperimentalresultsshowthattheefficientnumericalcomputingpowerofMatlabca

4、nprovideguidanceideasintuitivelyforarrayantennadesign，thuswecandesignthearrayantennaquicklyandefficiently.Keywords：arrayantenna；Matlab；numericalanalysis；antennastructure0引言天线设计过程中，通常采用单个天线就能满足需求，但在一些特殊的情况下会对天线结构及参数提出更高的要求，例如高增益、低旁瓣，波束可控性等，此时就需要采用阵列天线的形式[1]。目前，阵列天线在军事通

5、信、飞行遥测等方面得到了广泛的应用，随着通信的不断发展，如何完善阵列天线的结构以及提升天线的性能成为了研究的热点[2]。Matlab是一款功能强大的数学软件，高效的数值计算功能使人们从繁杂的数学运算分析中解脱出来，同时可实现计算结果和编程的可视化[3]。Matlab以其卓越的数值计算能力和强大的绘图功能，近年来被广泛应用在天线的分析和设计中[4]。11本文将Matlab引入阵列天线设计中，利用其高效数值计算功能为天线设计提供依据。借助Matlab可以绘制出阵列天线的二维和三维方向图，直观地从方向图中看出天线性能随各参数的变化情况，

6、从而为阵列天线设计提供依据。1阵列天线理论基础阵列天线是由许多形式相同并按一定规律排列的辐射单元所组成的辐射系统，辐射单元称为阵元或单元天线。单元天线可以是贴片天线、印刷振子天线、缝隙天线等不同天线形式。阵列天线特性主要由阵元性质、阵元个数、阵元位置、阵元排列方式以及电流幅度和相位分布等因素决定[5]。阵列天线的形式多样，针对不同的工程需要。可以设计不同的阵列天线结构，阵列天线结构参数多，天线设计比较复杂。本文设计的阵列天线中天线单元如图1所示，图1是最常用的矩形微带天线及其辐射场，其所示的天线结构是阵列天线中最常用的单元天线形式

7、[6]。图1矩形微带天线及其辐射场11阵列天线的设计比较灵活，例如为了提高天线的增益，可以不断增加阵元的个数。阵列天线的设计过程中必须注意一些规范，例如阵列天线中阵元间的距离一般要满足在0.5个波长到1个波长之间，如果间距过小，阵元间的互耦会增大，如果间距大于1个波长，阵列天线又会出现栅瓣[7]。因此，如何设计一个理想的阵列天线结构，使其可以满足特定的设计需求，需要一个仔细调试的过程。天线的经典理论是天线设计过程中必须注意的部分[8]，天线谐振时，谐振长度为：[L=c2frεe-2ΔL]（1）[ΔL=0.412（εe+0.3）（W

8、h+0.264）（εe-0.258）（Wh+0.8）h]（2）[εe=εr+12+（εr-1）1+10hW-1/22]（3）式中：[εe]为等效的相对介电常数；[h]为基片厚度；[L]为贴片长度；[W]为贴片宽度。以往人们在阵列天线设计过程中，阵列