主要内容

相互耦合

相互耦合是电磁天线数组中元素之间的交互。当前开发的每个天线元素数组取决于自己的激励和来自相邻天线元素。相互耦合不同天线之间的间距成反比元素数组中。数组中相互耦合原因:

  • 数组的辐射模式的变化

  • 单个天线的输入阻抗的变化在一个数组元素

描述相互耦合,可以使用共同阻抗的参数,一个耦合矩阵,或嵌入式元素模式。

活动或扫描阻抗

活跃的阻抗,或扫描阻抗是每个天线的输入阻抗元素数组中,当所有的元素是兴奋。

数组的有效阻抗取决于:

  • 阵列配置

  • 元素之间的间距

  • 相移应用于每个元素

互阻抗

互耦的影响观察或由不同天线之间的空间建模元素数组中。的任何改变inter-element间距的变化互阻抗天线之间的元素。例如,图显示了双元素偶极子阵列的互阻抗的函数inter-element间距。

情节表明随着元素之间的间距的增加,减少互阻抗,因此相互耦合。

耦合矩阵

一个耦合矩阵用于描述天线之间的互耦元素在港口的水平。这个矩阵是计算使用的参数或Z-parameters数组,用于分离。

参数矩阵

计算的耦合矩阵,可以使用参数矩阵。你计算参数矩阵的每一列列的天线1 v。考虑一个数组元素安排在2 x2网格。可视化元素网格和数据使用布局。

有四个港口在这个数组。相应的参数矩阵的大小4 x 4:

年代 = ( 年代 11 年代 12 年代 13 年代 14 年代 21 年代 22 年代 23 年代 24 年代 31日 年代 32 年代 33 年代 34 年代 41 年代 42 年代 43 年代 44 )

终止电阻内部默认设置为50欧姆,在计算可以忽略。如果终止是不同的,指定使用此函数时,电阻值。对角线项所示的矩阵中,代表self-interaction通常也称为反射系数。非对角项捕获的端口天线之间的互耦。

使用sparameters计算参数耦合矩阵的数组天线工具箱™。

阵乘法因子和模式

数组的基础理论模式乘法定理。这个定理指出,N个相同的数组元素的结合模式表示为数组元素模式时代因素。

数组的因素是使用公式计算:

一个 F = ∑ 我 = 0 N V ( 我 ) · e j ( k 罪 θ 因为 φ · x ( 我 ) + k 罪 θ 罪 φ · y ( 我 ) + k 因为 θ · z ( 我 ) )

地点:

  • N数组中元素的个数。

  • V应用电压(振幅和相位)在数组中的每个元素。

  • k是波数。

  • θ和φ仰角和方位角度。

  • x, y, z的笛卡尔坐标的进料位置为每个天线元素数组。

一旦阵列因子计算使用上面的方程,可以计算数组的光束模式作为数组的产品因素和个人的光束模式天线元素的数组。

数组模式= AF *单独的天线元素模式

分析假设数组元素是分开的。这意味着目前在一个元素不激发电流在其他元素或不同元素之间不存在相互耦合的数组。这是最严重的限制模式的乘法定理,限制其使用与大型数组元素间距。

例如:

计算矩形阵列的阵列模式的偶极子在x - y平面half-lambda间距

fc = 1 e9;λ= physconst (“光速”)/ fc;阿兹= 180:0.1:180;el = 90:0.1:90;% %元素d =设计(偶极子,1 e9);d。倾斜= 90;d。TiltAxis = (0 0 1);% %数组r = rectangularArray;r。元素= d;r。行空间=λ/ 2;r。列空间=λ/ 2;图;显示(r);图; patternMultiply(r, fc, az, el);

矩形数组的大小增加到200 k元素。下面是所花费的时间的计算和计算方向性。

你看这个时间解决一系列100 k小于100秒。小数组的初始碰撞时间是因为你执行EM分析计算模式的个体的偶极子数组中的元素。一旦完成这个分析结果缓存和连续调用不执行任何新兴市场分析。由于时间的增加是一个线性过程。这是使用乘法模式的最大优势。它可以让你迅速解决大型数组和有限的内存需求。

孤立的元素模式

单个元素的模式在小数组发生显著的变化。因此你不能使用模式乘法数组完成模式因为孤立元素模式假定所有元素有相同的模式。

你可以计算完成小数组的数组模式策划模式分别在小数组的所有元素。分别获得此模式中,每个元素是兴奋和其余的数组元素终止使用参考阻抗。情节展示了单个元素的辐射图4——元素的数组。

内嵌元素模式

的内嵌元素模式是单个元素的模式嵌入在一个有限的数组,计算驱动一个特定的(通常是中央)元素的数组。其余的数组元素被终止使用参考阻抗。这个方法是有用的大阵,因为相互耦合的效应在捕捉单个元素。重要的是要注意,边缘效应可以忽略,因为数组的大小被认为是非常大的。共同使用的中心天线元素计算。由于,数组的大小数组中元素的辐射模式与嵌入的元素可以近似模式而不是孤立的元素模式。最后,模式乘法是用来计算完整的阵列模式。

图中显示嵌入元素模式的中心元素11 x11数组中。你也可以计算嵌入元素模式电场的大小。

孤立的元素模式不推荐对于大型数组作为这种方法不考虑耦合效应的元素。

扫描失明

在大型数组,数组可能方向性大幅减少在某些扫描角度。在这些扫描角,称为盲角,数组不辐射力量提供的输入终端[1]。扫描失明可以发生在使用这些常见的机制:

  • 表面波激发

  • 栅瓣激

检测扫描盲在大型有限阵列,研究嵌入式元素模式。在无限阵列分析中,这种模式被称为数组元素的模式。

引用

[1]斯塔,柔若蒂埃尔,G.A.天线理论与设计,第3版。纽约:威利,2013年,p . 307。