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1、通信信號處理實(shí)驗報告——陣列天線方向圖的初步研究11級通信（研）劉曉娟113128301一、實(shí)驗原理：1、智能天線的基本概念：智能天線是一種陣列天線，它通過調(diào)節(jié)各陣元信號的加權(quán)幅度和相位來改變陣列的方向圖形狀，即自適應(yīng)或以預(yù)制方式控制波束幅度、指向和零點(diǎn)位置，使波束總是指向期望方向，而零點(diǎn)指向干擾方向，實(shí)現(xiàn)波束隨著用戶走，從而提高天線的增益，節(jié)省發(fā)射功率。智能天線系統(tǒng)主要由①天線陣列部分；②模/數(shù)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分；③波束形成網(wǎng)絡(luò)部分組成。本次實(shí)驗著重討論天線陣列部分。2、智能天線的工作原理：智能天線的基本思想是：天線以多個高增益的動態(tài)窄
2、波束分別跟蹤多個期望信號，來自窄波束以外的信號被抑制。3、方向圖的概念：以入射角為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的智能天線輸出增益為縱坐標(biāo)所作的圖稱為方向圖，智能天線的方向圖有主瓣、副瓣等，相比其他天線的方向圖，智能天線通常有較窄的主瓣，較靈活的主、副瓣大小、位置關(guān)系，和較大的天線增益。與固定天線相比最大的區(qū)別是：不同的全職通常對應(yīng)不同的方向圖，我們可以通過改變權(quán)值來選擇合適的方向圖，即天線模式。方向圖一般分為兩類：一類是靜態(tài)方向圖，即不考慮信號的方向，由陣列的輸出直接相加得到；另一類是帶指向的方向，這類方向圖需要考慮信號的指向，通過控制加權(quán)相位來實(shí)現(xiàn)。
3、二、實(shí)驗?zāi)康模?、設(shè)計一個均勻線陣，給出（波長），N（天線個數(shù)），d（陣元間距），畫出方向圖曲線，計算3dB帶寬。2、通過控制變量法討論，N，d對方向圖曲線的影響。3、分析旁瓣相對主瓣衰減的程度(即幅度比)。三、實(shí)驗內(nèi)容：1、公式推導(dǎo)與整理：權(quán)矢量，本實(shí)驗旨在討論靜態(tài)方向圖，所以此處選擇=。信號源矢量，，幅度方向圖函數(shù)==。主瓣寬度。2、選擇合適的參數(shù)，編寫matlab程序繪制方向圖函數(shù)，見下圖2-11、討論，N，d對方向圖曲線的影響。圖4-1波長對方向圖的影響虛線——波長=0.01;間斷線——波長=0.02;實(shí)線——波長=0.03;圖
4、4-2：天線間隔對方向圖的影響虛線——d1=lamda/2;間斷線——d2=lamda/3;實(shí)線——d3=lamda/4圖4—3陣元個數(shù)對方向圖的影響虛線——N1=10;間斷線——N2=15;實(shí)線——N3=20;四、實(shí)驗結(jié)論：1、通過對圖4-1的觀察，可以看出，在一定范圍內(nèi)，波長越長，旁瓣對主瓣的衰減越小，零分貝帶寬和3分貝帶寬都明顯增大，此時天線的性能降低；2、通過對圖4-2的分析，可得，當(dāng)天線間隔小于等于半波長時，間隔越大性能越好，間隔越小會出現(xiàn)多個主瓣，3、分析圖4-3可以看出，陣元個數(shù)越多，主瓣的幅度越大，旁瓣對主瓣的衰減也越大
5、，同時零分貝帶寬和3分貝帶寬都越小，即天線性能越好。五、實(shí)驗心得：經(jīng)過本次實(shí)驗，我對智能天線有了一個更深刻的了解，同時也增強(qiáng)了自己在matlab方面的編程能力，但是依然存在很多不足，在以后的學(xué)習(xí)中還要繼續(xù)努力，增強(qiáng)理論和實(shí)踐的結(jié)合。六、附：程序代碼程序一：lamda1=0.01;lamda3=0.02;lamda2=0.03;d=lamda/2;N=10;sita=-pi/2:0.001:pi/2;beta1=2*pi*d*sin(sita)/lamda1;beta2=2*pi*d*sin(sita)/lamda2;beta3=2*pi
6、*d*sin(sita)/lamda3;A1=sin(N*beta1/2);A2=sin(N*beta2/2);A3=sin(N*beta3/2);B1=N*sin(beta1/2);B2=N*sin(beta2/2);B3=N*sin(beta3/2);F1=abs(A1./B1);F2=abs(A2./B2);F3=abs(A3./B3);plot(sita,F1,':',sita,F2,'-',sita,F3,'--');gridon;程序二：lamda=0.01;d1=lamda/2;d2=lamda/3;d3=lamda;N=
7、10;sita=-pi/2:0.01:pi/2;beta1=2*pi*d1*sin(sita)/lamda;beta2=2*pi*d2*sin(sita)/lamda;beta3=2*pi*d3*sin(sita)/lamda;A1=sin(N*beta1/2);A2=sin(N*beta2/2);A3=sin(N*beta3/2);B1=N*sin(beta1/2);B2=N*sin(beta2/2);B3=N*sin(beta3/2);F1=abs(A1./B1);F2=abs(A2./B2);F3=abs(A3./B3);plot
8、(sita,F1,':',sita,F2,'-',sita,F3,'--');gridon;程序三：lamda=0.01;d=lamda/2;N1=10;N2=15;N3=20;sita=-pi/2:0.0
