低副瓣陣列天線綜合1 matlab HFSS


車載雷達天線多采用微帶貼片天線,貼片振子的形狀多種多樣,較常用的是矩形;

組陣時多采用先串饋再把串饋好的行或列單元采取並饋的方式組陣,無論是串饋或並饋,想要獲得較低的副瓣效果,都需要采取電流幅度加權的方式才能實現,常用的有道爾夫切比雪夫加權或泰勒加權,加權系數的計算去看公式計算比較費勁,需要科班研究,比較費時,一般有專門的軟件來計算;我也想采用matlab自己用公式計算出來,查找了一下資料有博主給出了詳細的講解,這里給出連接https://www.cnblogs.com/olivermahout/p/11784999.html,代碼閱讀起來也比較費時,有些人說可以直接采用matlab自帶的chebwin或taylorwin函數直接得到電流幅度矩陣,我在該博主的代碼基礎上試了一下,振元數為10時做出的效果和博主給出的基本一樣,但振元數13時就副瓣就有些差異了,代碼如下:

clear
clc
% 參數設置
lamda = 1; % 波長
d = lamda * 0.6; % d為陣元間距
theta0 = (90/180)*pi; % 掃描角度
theta = 0: 0.01 : pi; % Θ為方向角
u = pi*d*(cos(theta)-cos(theta0))/lamda;
%T = Chebyshev; % T為切比雪夫恆等式系數矩陣
N = 10; % N為直線陣的陣元數量,M為一側的單元數(對稱)
R0dB = 26; % R0dB為副瓣電平
if (mod(N,2)==0)
M = N / 2;
parity = 0; % parity為奇偶性,0為偶數
else
M = (N+1)/2;
parity = 1;
end
%i=[1;0.89;0.706;0.485;0.357];
I=chebwin(N,R0dB);
if (mod(N,2)==0)
i = I(M+1:N);
else
i = I(M:N);
end
% 計算最終的陣因子
S_all = zeros(1,length(theta));
for k = 1 : M
S_all = S_all + i(k)*cos((2*k-1)*u);
end
SS = S_all;
% 畫圖 —— 直角坐標系
S_max = max(S_all); % 歸一化處理
S_all = 20*log10(abs(S_all/S_max)); % 取分貝值
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB) - Cartesian');
theta_ = theta * 180 / pi;
plot(theta_,S_all,'k','LineWidth',1.5);
grid off
xlabel('\theta (°)','FontSize',13);
ylabel('|S| dB','FontSize',12);
axis([0 182 -50 2]);
box on
% 畫圖 —— 極坐標系
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB) - Polar');
S_pol = SS / max(SS);
polarplot(theta,S_all,'k','LineWidth',1.5);
thetalim([0 180]);
rmin = min(S_all);
rmax = max(S_all);
rlim([-50 rmax]);

結果如下:

 

 

 

 N是13個單元時,就無法得到等副瓣的效果了,如下圖

 

 還有另一位博主也給出了一篇博文和附帶的matlab代碼連接在這里也給出https://www.cnblogs.com/Scotter/p/11830831.html,他的按照公式推導出的13單元的陣列效果就比較理想,但用他的代碼,修改為直接通過chebwin得到的電流分布無法和博主得出的一樣,因為博主得出的電流分布中間的電流是0.406  0.432  0.604  0.770  0.908  1.000  0.516  1.000  0.908  0.770  0.604  0.432  0.406,而我用chebwin得出的電流分布是0.393 0.419 0.586 0.746 0.880 0.969 1.000  0.969  0.880  0.746  0.586  0.419  0.393 ,對稱形式不同可能是導致問題的原因,但具體為什么我還沒有搞清楚,代碼和仿真結果如下:

%% --------------------------------------------------------------------------
% 切比雪夫低副瓣陣列綜合
% 設計一個間距為d,單元數為N,主副瓣電平比為RdB,掃描角度為theta0的切比雪夫陣列。
% 2019.11.10
%--------------------------------------------------------------------------
%% 初始數據賦值
clear
clc
N = 13;                                  %單元數N(3<N<=13,N取整數)
if rem(N,2)==0                          %求和項數M(奇偶不同)
    M = N/2;
else
    M = (N-1)/2+1;
end
RdB = 26;                               % 主副瓣比(dB值)
R = 10^(RdB/20);
lamuda = 1;                            % 波長
d = 0.6*lamuda;                         % 單元間距
theta0 = 90/180*pi;                     % 掃描角度,相對於陣列排布方向的夾角
I1=chebwin(N,RdB);
%I1 = I1/max(I1);                         % 對I歸一化
I=I1(M:N);
%I=[0.406  0.432  0.604  0.770  0.908  1.000  0.516];
%I=fliplr(I);
sprintf('天線單元歸一化電流幅度:')
sprintf('%.3f  ',I)
%% 獲得最終陣列方向圖S_P
theta_rad = 0:0.01:pi;
theta = theta_rad*180/pi;
%u = pi*d/lamuda*( cos(theta_rad)- cos(theta0));
u = pi*d*( cos(theta_rad)- cos(theta0))/lamuda;
S_P = zeros(1,length(theta_rad));       % 最終方向圖
for k = 1:M
    if rem(N,2)==0
        S_P = S_P + I(k)*cos((2*k-1)*u);% 偶數
    else
        S_P = S_P + I(k)*cos(2*(k-1)*u);% 奇數
    end
end
S_P_abs = abs(S_P);                     % 對S_P取絕對值
S_PdB = 20*log10(S_P_abs/max(S_P_abs)); % 對S_P取dB值
%% 繪圖
H = -ones(1,length(S_P_abs))*26;      % 根據預先設置的主副瓣比得到的參考曲線
% 直角坐標系
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (abs)-Plot');
plot(theta,S_P_abs,'b','LineWidth',1.5)
xlabel('theta(°)')
ylabel('|S| ')
title('chebyshev低副瓣陣列直角坐標圖')
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB)-Plot');
plot(theta,H,'r--','LineWidth',1.5)
hold on
plot(theta,S_PdB,'b','LineWidth',1.5)
xlabel('theta(°)')
ylabel('|S| dB')
title('chebyshev低副瓣陣列直角坐標圖')
legend('預設副瓣參考曲線','方向圖')
% 極坐標系
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB)-Polar');
polarplot(theta_rad,H,'r--','LineWidth',1.5)
hold on
polarplot(theta_rad,S_PdB,'b','LineWidth',1.5)
thetalim([0 180]);
rmin = S_PdB(1,1);
rmax = max(S_PdB);
rlim([-50 rmax]);
title('chebyshev低副瓣陣列極坐標圖')
legend('預設副瓣參考曲線RdB','方向圖(dB)')

 

結果是零點在-26dB了。這個還希望知道的朋友也幫忙解釋一下。

得到了電流分布后,就可以根據仿真計算的到的單元振子的原始尺寸寬度再乘以比例因子,就可以得到各單元的寬度,並在HFSS中做出整個串饋網絡,仿真好后的行或列單元需要通過T型節功分器進行功率分配,后續我們繼續討論如何得到功率分配比和實現最終的饋電網絡。


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM