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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第27卷第2期2009年4月青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JournalofQinghaiUniversity(NatureScience)VoL27No．2Apr．2009Matlab在相控陣天線中的應(yīng)用肖磊，蔡君(西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，四川西昌615000)摘要：介紹了相控天線的基本知識(shí)，以Matlab語(yǔ)言在天線陣口徑分步計(jì)算、天線陣列比較以及在陣列天線主要數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)方面的運(yùn)用為研究實(shí)例，從而體現(xiàn)出Matlat在相控陳天線應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：相控陣天線；Matlab；陣列中圖分類號(hào)：TP319：TN821文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1006—89
2、96(2009)02—0042—07ApplicationofMatlabinphasecontrolarrayantennaXIAOLei，CAIJun(XichangSatelliteLaunchCenter，Xichang615000，China)Abstract：ThebasicknowledgeonthephasecontrolarrayantennaisintroducedandsomeresearchexamplesontheapplicationofMatlabinantennaarraycalibresubsectioncalc
3、ulation，antennaarraycomparisonandthemaindatarealizationofantennaarrayaregivenouttoo．TheapplicationsituationshowsthattheMatlablanguagehasobviousadvantageintheaplicationofthephasecontrolarrayantenna．Keywords：phasecontrolarrayantenna；Matlab；array相控陣天線作為當(dāng)今雷達(dá)運(yùn)用領(lǐng)域的主導(dǎo)力以其強(qiáng)大的控制能力和掃描范圍
4、從而實(shí)現(xiàn)輻射波束賦形和無(wú)慣性靈活掃描而備受關(guān)注，但其矩陣計(jì)算工作量大，一般軟件難以滿足要求。本文通過(guò)介紹Matlab在相控陣矩中的應(yīng)用，說(shuō)明了天線技術(shù)中利用工具軟件進(jìn)行分析和仿真是一種非常有效的方法。1相控陣天線1．1相控陣基本理論相控陣天線是從陣列天線發(fā)展起來(lái)的。為了方便分析，本文以離散直線為例，離散元直線陣是由分立的相同天線元排列在一條支線上構(gòu)成的天線陣。設(shè)相同天線元是對(duì)稱振子，共有n個(gè)，沿z軸共軸排列；各單元相對(duì)第一個(gè)元的中心距離為d，。，d，：??d。。；各單元激勵(lì)幅度依次／1。，厶：??‘。(如圖1?所示)。相控陣天線有線陣、平面陣、圓
5、陣等多種形式。相控陣體制雷達(dá)的天線由許多天線單元排成陣列而組成。這種雷達(dá)利用計(jì)算機(jī)控制天線陣的移相器，從而改變陣面上的相位分布，最終形成所需波束并使波束在空間按一定規(guī)則掃描。【lJ1．2線陣天線的基本特性線陣的方向圖函數(shù)為：收稿日期-'2009—03—02作者簡(jiǎn)介：肖磊(1983一)，男，廣西南寧人，助理工程師。圖1相控陣天線原理圖萬(wàn)方數(shù)據(jù)第2期肖磊，蔡君：Matlab在相控陣天線中的應(yīng)用43砌，：筌等等2警d)(-sinosxp(jsin0sin0B，㈤F(口)=——旦——————叫竿)(1)sin[孓(sin0一sinos)]。其幅度方向圖為
6、lF(口)I根據(jù)公式的近似方向圖函數(shù)，可以導(dǎo)出線陣波束指向、波束寬度、波束零點(diǎn)、副瓣位置及副瓣電平等基本特性。1．2．1波束指向依據(jù)公式，當(dāng)天線方向圖取最大值時(shí)，此時(shí)波束指向角以為：0s=sin-I(寺釓)(2)式中：△9。為線陣內(nèi)相鄰單元之間的相位差。改變△仇，就能改變波束指向。1．2．2波束寬度當(dāng)髫=1．39時(shí)其值為0．707，于是可由公式得到波瓣半功率點(diǎn)寬度為：AO。尼一壺學(xué)ad(3)由上式可見，波束寬度與天線口徑長(zhǎng)度(Nd)成反比，且與波束掃描指向角有關(guān)。1．2．3副辯位置與副瓣電平圖1所示線陣天線的副瓣位置由下式?jīng)Q定：警(sinOsl一
7、8inos)：寫島(4)式中：，=±1，±2?為副瓣序號(hào)，因此第1副瓣角位置甌為：0sl=8in-I(％鏟+SIN)(5)相應(yīng)副瓣電平為：Lsl=(罱耕)一面k(6)容易求出，=1和，=2所分別對(duì)應(yīng)的第--SIJ瓣電平和第二副瓣電平分別為一13．4dB和一17．9dB由于副瓣電平較高，所以一般要進(jìn)行加權(quán)處理，降低副瓣電平。2Matlab在天線陣設(shè)計(jì)中的運(yùn)用2．1Matlab在天線陣口徑分步計(jì)算中的運(yùn)用假定要設(shè)計(jì)1個(gè)8X8元的波導(dǎo)裂縫平板陣，要求天線的所有副瓣電平控制在一26dB以下，根據(jù)本天線的方向圖參數(shù)要求，首先可以確定天線陣12I徑分布是采用
8、等均勻副瓣的切比雪夫分布式。(1)綜合出一維8元線陣的激勵(lì)分布[I]，表示為一個(gè)8元數(shù)組11：II=[0．3226，0．5484，0．8
