方向圖乘積定理
任意形式單元天線(xiàn)構(gòu)成的直線(xiàn)陣如下圖所示：
陣中第n個(gè)單元的遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)可表示為如下形式：
其中An和an分別表示單元天線(xiàn)的激勵(lì)幅度和相位，f(θ,φ)為單元天線(xiàn)的方向圖函數(shù)。
由上可得，陣列的遠(yuǎn)區(qū)總場(chǎng)為：
化簡(jiǎn)可得陣列的方向圖函數(shù)為：
陣列因子方向圖
陣列天線(xiàn)的陣因子如下所示：
對(duì)于均勻直線(xiàn)陣，單元為等間距 d 排列，激勵(lì)幅度相同 An = A0 ，激勵(lì)相位按α 均勻遞變(遞增或遞減),可得均勻直線(xiàn)陣的陣因子為：
繪制不同陣元數(shù)N(N=8、16、32)的陣因子方向圖如下所示：
不同單元間距d(d=0.3、0.5、1.0)對(duì)應(yīng)的陣列方向圖如下所示：
不同單元數(shù)和不同間距與陣列方向圖的波束寬度的關(guān)系如下所示：
不同掃描角的陣列方向圖繪制如下所示：
其中隨著掃描角度的增加，波束寬度也在增加，如下所示：
由上式子繪制不同移相量、不同陣元間距與掃描角的關(guān)系如下所示：
從上面的數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
1.第一個(gè)旁瓣為–13 dBc，與陣元數(shù)量和陣元間距無(wú)關(guān)；
2.方向圖零點(diǎn)的數(shù)量隨著陣元數(shù)量的增加而增多。
3.波束寬度隨著陣元數(shù)增加而減小；
4.波束寬度隨著陣元間距增加而減小；
5.波束寬度隨著掃描角度的增加而增大；
波束掃描
對(duì)陣列方向圖進(jìn)行波束掃描并繪制動(dòng)圖如下所示：
24陣元，間距0.5波長(zhǎng)的直線(xiàn)陣列因子的方向圖如下所示：
24陣元（切比雪夫加權(quán)），間距0.5波長(zhǎng)的直線(xiàn)陣列方向圖，考慮單元方向圖的影響，如下所示：
24陣元，間距0.8波長(zhǎng)的直線(xiàn)陣列因子的方向圖如下所示：
24陣元，間距0.8波長(zhǎng)的直線(xiàn)陣列方向圖，考慮單元方向圖的影響，如下所示：
通過(guò)上面的數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
1.主波束的幅值按照單元因子的方向圖進(jìn)行變化；
2.進(jìn)行波束掃描的時(shí)候，副瓣發(fā)生惡化；
3.當(dāng)陣元間距大于1倍波長(zhǎng)的時(shí)候，陣列方向圖出現(xiàn)柵瓣；
陣列方向圖和單元方向圖
對(duì)不同單元方向圖進(jìn)行陣列方向的繪制，如下所示：
單元方向圖為方波束時(shí)的陣列方向圖：
單元方向圖為寬波束時(shí)的方向圖：
單元方向圖為窄波束的陣列方向圖：
通過(guò)上面的數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
1.進(jìn)行波束掃描的時(shí)候，副瓣會(huì)與單元方向圖有關(guān)；
2.單元方向圖的波束越寬，掃描方向圖的增益下降越少
方向圖乘積定理的python代碼示例
方向圖乘積定理的python程序如下所示：文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-409202.html
import math
import cmath
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
class Pattern:
def radiation(self):
#單元數(shù)量，頻率（GHz），位置（mm），幅度，相位（°）
n_cell = 9
f = 1.575
position = [0, 94, 206, 281, 393, 475, 587, 683, 785]
power = [0.2, 0.8, 0.4, 0.3, 1, 0.9, 0.2, 0.7, 0.4]
phase = [0, 82, 165, 201, 247, 229, 262, 305, 334]
#單元方向圖
data_x = np.arange(-180,180,1)
data_y = np.cos(data_x/180*np.pi)
mini_a = 1e-5
#2*pi/lamuda
k = 2 * math.pi * f / 300
data_new = []
#方向圖乘積定理
for i in range(0, len(data_x)):
a = complex(0, 0)
k_d = k * math.sin(data_x[i] * math.pi / 180)
for j in range(0, n_cell):
a = a + power[j] * data_y[i] * cmath.exp(complex(0,(phase[j] * math.pi / 180 + k_d * position[j])))
data_new.append(10*math.log10(abs(a)+mini_a))
plt.plot(data_x, data_new,"y")
plt.show()
def main(argv=None):
pattern = Pattern()
pattern.radiation()
if __name__ == '__main__':
main( )
繪制出來(lái)的方向圖如下所示：
文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-409202.html
到了這里，關(guān)于相控陣天線(xiàn)（一）：直線(xiàn)陣列天線(xiàn)特性和陣列因子（方向圖乘積定理、波束掃描、含python代碼）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
