导入辐射图

根据应用的不同，实际的相控阵天线有时使用特殊设计的天线元件，其辐射模式不能用封闭形式的方程表示。即使当单元模式被很好地理解时，就像偶极子天线的情况一样，当单元放入阵列中时，单元之间的相互耦合可以显著地改变单个单元模式。这使得封闭形式的模式不那么准确。因此，对于高保真模式分析，通常需要使用从测量或模拟中获得的自定义辐射模式。

用于指定辐射模式的坐标系没有标准约定，因此一个模拟包的结果通常不能直接用于另一个软件包。例如，在相控阵系统工具箱™(PST)中，辐射模式使用方位角(阿兹)和仰角(埃尔)角度，如图1所示。假设天线的主波束指向方位和标高，即标高x设在。的价值阿兹隔而且而价值埃尔隔而且．看到球坐标．

图1:相控阵系统工具箱中使用的球面坐标系约定。

HFSS™是模拟天线辐射模式常用的全波建模工具。在这个工具中，单个元素被建模，就像它们是无限数组的一部分一样。模拟的辐射模式表示为米-by-3矩阵，其中第一列表示方位角，第二列为仰角，第三列为辐射模式，单位为dB。坐标系和的定义而且在HFSS中的应用如图2所示。在这种惯例中，天线的主波束指向z-轴，通常指向垂直方向。的价值之间的是而且而价值之间的是而且．

图2:HFSS中使用的球面坐标系约定。

请注意，HFSS坐标系并不完全相同相控阵系统工具箱™使用的坐标系统。在HFSS中，波束主瓣指向z轴和正交于梁的平面形成x -而且y轴。导入自定义模式的一种可能方法公约没有任何坐标轴旋转如下所示。

方法中模拟了心形天线图案-类中保存. csv文件。辅助函数helperPatternImport读取. csv文件并将其内容重新格式化为二维矩阵而且．

[pattern_phitheta,phi,theta] = helperPatternImport;

phi-theta模式现在可以用来形成一个自定义天线元件。假设这个天线工作在1到1.25 GHz之间。

freqVector = [1 1.25].*1e9;元素模式的频率范围天线=相控。CustomAntennaElement (“FrequencyVector”freqVector,.．.“PatternCoordinateSystem”，“phi-theta”，.．.“PhiAngles”φ,.．.“ThetaAngles”θ,.．.“MagnitudePattern”pattern_phitheta,.．.“PhasePattern”0(大小(pattern_phitheta)));

要验证模式已正确导入，请绘制自定义天线元件的响应。注意主梁指向方位和仰角，导入主梁沿z轴方向的自定义图案，无需任何旋转。

fmax = freqVector(end);模式(fmax天线,“类型”，“powerdb”）

构造天线阵

考虑一个100元天线阵列，其元素位于一个10 × 10的矩形网格上，如图3所示。为了确保没有光栅瓣出现，在最高工作频率下，元件间隔在一半波长处。可以使用以下命令创建这个矩形数组。

图3:一个10乘10的市建局。

C = physconst(“光速”）;Lambda = c/fmax;阵列=相控阵。(精“元素”、天线、“大小”10“ElementSpacing”,λ/ 2)

阵列=相控阵。URA属性:元素:[1x1阶段性。CustomAntennaElement] Size: [10 10] ElementSpacing: [0.1199 0.1199] Lattice: ' rectangle ' ArrayNormal: 'x'锥度:1

所得到的天线阵列的总辐射图如下图所示uv空间。该模式是元素模式和数组因子的组合。

模式(数组、fmax“PropagationSpeed”c“类型”，“powerdb”，.．.“CoordinateSystem”，“紫外线”）;

人们也可以很容易地检查u-cut模式，如下所示。

模式(数组、fmax 1:0.01:1 0“PropagationSpeed”c.．.“CoordinateSystem”，“紫外线”，“类型”，“powerdb”)轴([-1 1 -50 0]);

在方位上操纵光束

本节说明相位控制阵列的思想。相控阵相对于单一天线元件的优点是主波束可以被电子控制到给定的方向。转向是通过调整分配给每个元素的权重来完成的。权重的集合也称为转向向量。每个权重都是一个复数，其大小控制阵列的副瓣特性，其相位控制光束。

该示例扫描阵列的主波束方位,方位角，与仰角固定在扫描过程中。

helperPatternScan(数组)

清晰的helperPatternScan

总结

此示例展示如何使用自定义天线图案构造和分析天线阵列。利用全波建模仿真软件可以生成波形-公约。然后可以使用该图案来形成自定义天线元件。从中扫描生成的数组来在方位角方向上说明相位转向的概念。