无限阵列分析

这个例子演示了使用无限阵列分析模型中单个元素的行为——数组中的单元细胞嵌入[1]- [3]。数组被认为是在二维空间上无限扩展的,和位于XY平面。

定义单元细胞

的单胞是指无限数组中的一个元素。单位细胞元素需要一个地平面。天线没有groundplane需要由一个反射器。一个代表性的例子支持的每种情况下将偶极子反射器和微带贴片天线。这个例子将使用偶极子由反射器和分析单位细胞阻抗行为10 GHz。单位细胞有一个 $λ / 2$ x $λ / 2$ 横截面。

频率= 10 e9;vp = physconst (“光速”);λ= vp /频率;ucdx = 0.5 *λ;ucdy = 0.5 *λ;

定义单独的元素创建一个薄的偶极子长度略小于 $λ / 2$ 并把它作为励磁机尺寸的反射器 $λ / 2$ 每一方。

d =偶极子;d。长度= 0.495 *λ;d。宽度=λ/ 160;d。倾斜= 90;d。TiltAxis = (0 0 1);r =反射器; r.Exciter = d; r.Spacing = lambda/4; r.GroundPlaneLength = ucdx; r.GroundPlaneWidth = ucdy; figure show(r)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题反射器天线元素包含5块类型的对象,表面。这些对象代表压电陶瓷,饲料。

创建无限的数组

创建无限阵列和分配反射器支持偶极子元素并查看它。

infArray = infiniteArray;infArray。元素= r;infArrayFigure =图;显示(infArray)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题单元细胞无限的偶极子在反射器数组包含7块类型的对象,表面。这些对象代表压电陶瓷、饲料、空气、单元细胞。

计算阻抗扫描

由计算分析的阻抗行为无限阵列扫描阻抗。扫描阻抗的阻抗变化单位细胞元素在一个单一的频率扫描角的函数。在无限的数组,使用扫描角属性ScanAzimuth ScanElevation,定义扫描行为。这里我们计算阻抗扫描在一个平面,定义为方位= 0度和海拔不同,从0到90度在1度的步骤。

%扫描平面的定义阿兹= 0;% E-planeel = 0:1:90;%海拔%计算和情节scanZ =南(1,元素个数(el));infArray。ScanAzimuth =阿兹;为i = 1:元素个数(el) infArray。ScanElevation = el (i);scanZ (i) =阻抗(infArray频率);结束图绘制(el,实际(scanZ), el,图像放大(scanZ),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”,电抗的)包含(“扫描海拔(度)”)ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(的扫描阻抗az = 'num2str (az)的平面度])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题在阿兹= 0度平面扫描阻抗包含2线类型的对象。这些对象代表电阻、电抗。

改善收敛性行为

无限阵列分析取决于一个周期格林函数组成的无限总和的两倍。关于这个的更多信息请参阅文档页面(infiniteArray)。术语的数量在这双重求和影响结果的收敛性。增加的数量总和提高收敛。执行命令将显示项的总数增加到101(正面和负面的指数50项,1项为第0项)从默认的21。

numSummationTerms (infArray, 50);

结果与更多的条款所示三个平面的扫描阻抗,方位= 0,分别为45和90度。大约需要100秒/扫描平面与32 GB内存2.4 GHz的机器。

阿兹= 45 90][0;% E D h面负载scanZData

E-plane

图绘制(el真实(scanZ50terms (1,:)), el,图像放大(scanZ50terms (1:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”,电抗的)包含(“扫描海拔(度)”)ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(的扫描阻抗az = 'num2str(阿兹(1))的平面度])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题在阿兹= 0度平面扫描阻抗包含2线类型的对象。这些对象代表电阻、电抗。

d平面

图绘制(el真实(scanZ50terms (2:)), el,图像放大(scanZ50terms (2:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”,电抗的)包含(“扫描海拔(度)”)ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(的扫描阻抗az = 'num2str(阿兹(2))的平面度])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题扫描阻抗az = 45度平面包含2线类型的对象。这些对象代表电阻、电抗。

h面

图绘制(el真实(scanZ50terms (3,:)), el,图像放大(scanZ50terms (3:)),“线宽”2);网格在传奇(“抵抗”,电抗的)包含(“扫描海拔(度)”)ylabel (“阻抗(ω\)”)标题(的扫描阻抗az = 'num2str(阿兹(3))的平面度])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与阿兹= 90度扫描标题阻抗平面包含2线类型的对象。这些对象代表电阻、电抗。

无限阵列阻抗与频率变化

修复扫描角到一个特定的价值和扫描频率观察本单元电池的阻抗行为元素。

az_scan = 0;el_scan = 45;percent_bw =含量;bw = percent_bw *频率;fmin =频率- bw / 2;fmax =频率+ bw / 2;infArray。ScanAzimuth = az_scan;infArray。ScanElevation = el_scan; figure impedance(infArray,linspace(fmin,fmax,51));

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题阻抗包含2线类型的对象。这些对象代表电阻、电抗。

模式和阻抗计算孤立的元素

使用扫描从无限的阻抗数据数组元素分析,推导出扫描模式(也称为嵌入式/数组元素模式有限的数组)。显示在[1]-[4]使用孤立的元素模式和阻抗计算它。为此,分析了偶极子无限反射器和计算它的力量支持的模式和阻抗10 GHz。

r。GroundPlaneLength =正;r。GroundPlaneWidth =正;giso =南(元素个数(az),元素个数(el));gisodB =南(元素个数(az),元素个数(el));为i = 1:元素个数(az) giso(我:)=模式(r,频率,阿兹(i), el,“类型”,“权力”);gisodB(我:)= 10 * log10 (giso(我,:));gisodB(我:)= gisodB(我:)- max (gisodB(我,:));结束Ziso =阻抗(r,频率);

计算和情节模式扫描元素

扫描元素的计算模式要求我们定义发电机阻抗。这里我们选择它的侧向阻力扫描。

Rg = 185;Xg = 0;Zg = Rg + 1我* Xg;gs =南(元素个数(az),元素个数(el));gsdB =南(元素个数(az),元素个数(el));为i = 1:元素个数(az) gs(我:)= 4 * Rg *真实(Ziso)。* giso(我:)。/ (abs (scanZ50terms(我:)+ Zg)) ^ 2;gsdB(我:)= 10 * log10 (gs(我,:));gsdB(我:)= gsdB(我:)- max (gsdB(我,:));结束图;情节(el gsdB (1:), el, gsdB (2:), el, gsdB (3:)“线宽”,2.0)网格在轴([0 90 -20 0])包含(“扫描海拔(度)。”)ylabel (“权力模式(dB)”)标题(strcat (“E-Plane (az = 0度)权力模式”传说))(“阿兹= 0度”,“阿兹= 45度”,“阿兹= 90度”,“位置”,“最佳”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题E-Plane (az = 0度)权力模式包含3线类型的对象。这些对象代表az = 0度,az = 45度,az = 90度。

参考

[1]j·艾伦,”在偶极子阵列扫描获得和阻抗的变化,“愤怒交易天线和传播,vol.10,不。1962年9月5 pp.566 - 572。

[2]r·c·汉森相控阵天线,7和8章,约翰威利& Sons Inc .第二版,1998年版。

[3]r . j . Mailloux相控阵天线手册,Artech房子,第二版,2005年版

[4]w·斯塔茨曼蒂埃尔,天线理论和设计,约翰威利& Sons Inc .,第3版,2013年版。

另请参阅

在天线和阵列建模无限地平面|无限阵列微带贴片天线在聚四氟乙烯基板上