【正文】 純電阻。如圖 133 所示，圖 (a)中的平行雙線間距 D 是均勻的；而圖 (b)中的對(duì)稱振子兩臂對(duì)稱點(diǎn)之間的距離 2z 是從 0 ~ 2l 之間連續(xù)變化的。 ?為自由空間電磁波的相位常數(shù)。2)39。c o t h [ (39。2c o s h ()39。 )39。39。 圖 耦合對(duì)稱振子 2. 耦合對(duì)稱振子的阻抗方程和等效電壓方程，其基本參數(shù)如下 : 1MI? －振子 1 孤立存在時(shí)的波腹電流的復(fù)振幅； 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 9 11S? －相應(yīng)的輻射復(fù)功率，稱為自輻射復(fù)功率。 222 222222111121111 2 2 ?? ?? ??? ?? ? ?????? ZII ZII SUZII ZII SU MMMMMMMM???? ?????? ?? 和() 把式 (243)代入上式，可得 2221222212212111211111 UUZIZIU UUZIZIUMgMgMM ????? ????? ???? ???? () 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 10 上式中， 11111 ZIU M?? ? 是振子 2 開路時(shí)，振子 1 不受其影響的等效電壓， 12112 gM ZIU ?? ?是在振子 2 影響下振子 1 的附加電壓； 22222 ZIU M?? ? 是振子 1 開路時(shí)，振子 2 不受其影響的等效電壓， 21221 gM ZIU ?? ? 是在振子 1 影響下振子 2 的附加電壓。根據(jù)圖 中的電路可直接寫出等效電壓方程式，即式 ()。圖中 s 是耦合對(duì)稱振子相對(duì)的兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離。 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 12 圖 齊平排列耦合半波對(duì)稱振子的互電阻和互電抗曲線 如果齊平排列的兩個(gè)對(duì)稱振子之間的距離逐漸縮小直到接觸到一起，就成了一個(gè)振子，這時(shí)可得對(duì)稱振子的自輻射阻抗為 1000221111110002211111d)co s ()co s (2)co s ()co s ()](s i n [60d)s i n ()co s (2)s i n ()s i n ()](s i n [60 zr rlr rr rzlXzr rlr rr rzlRll???????? ?????????? ?????????????? () 對(duì)于半波對(duì)稱振子，其自輻射阻抗為 Z11 = R11 ＋ jX11 = + (?) 天線方向性系數(shù)與增益系數(shù) 方向性系數(shù)是表征天線輻射電磁波能量集中程度的參數(shù)，它與天線的方向特性和阻抗特性都有關(guān)系。 按照上面的定義，由于定向天線在各個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度不等，故天線的方向性系數(shù)也隨著觀察點(diǎn)的位置而不同，在輻射電場最大的方向，方向性系數(shù)也最無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 13 大。 000 )(),()( ),( 20200m a x PPMMPPMMPP rErErSrSUUD ?????? ??????? () 把式 (1425)和式 (145)代入式 (1427)，可得 ? ?? ? ? ?? ????? 20 022m a x20 0m a xd d s i n),(4d d s i n),(4 1 ?????????? ffUUD () 還可以用歸一化方向性函數(shù)來計(jì)算方向性系數(shù) ? ?? ? ?? 20 0 2 d d s in),( 4 ?????FD () 可以直接用輻射電阻來計(jì)算方向性系數(shù)，因?yàn)? ? ?? ??? ??? 20 0 22 d d s in),(302 ?????fIPR () 由此可以得到， ?? RfD 2max120 () 還可以用有效長度和輻射電阻來計(jì)算方向性系數(shù)，因?yàn)? 2 m a x ee llf ?? ??? () 可以推出， 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 14 in2in2 )(30)(30?? ?? RlRlD eeM ?? () 需要注意的是上式中有效長度和輻射電阻以及 fmax 都是以相同的電流做參照的電氣參數(shù)。 若以天線饋電點(diǎn)電流 Iin 做參照，則 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 15 2inin2inin2in inin 2 2 , 2 I PRI PRIPR ll ??? ?? 和 () 它們之間應(yīng)有下面關(guān)系 ininin lRRR ?? ? () 注意，即使損耗是由天線導(dǎo)體所引起的，損耗電阻 Rlin 也不等于天線導(dǎo)體的直流電阻 R(導(dǎo)體 )。指在最大場強(qiáng)方向上某點(diǎn)產(chǎn)生相等電場強(qiáng)度的條件下，標(biāo)準(zhǔn)天線（無方向）的總輸入功率對(duì)定向天線總輸入功率的比值，稱該天線的最大增益系數(shù)。 天線增益系數(shù)的定義方式與方向性系數(shù)的定義方式很相似。0m a x () 可見，增益系數(shù) G 比方向性系數(shù) D 更能完整地反映天線轉(zhuǎn)換和輻射電磁功率的特征。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++ ， JAVA的支持。 Matlab GUI 介紹 用戶界面 (或接口 )是指人與機(jī)器 (或程序 )之間交互作用 的工具和方法，如鍵盤鼠標(biāo)、跟蹤球、話筒都可成為與計(jì)算機(jī)交換信息的窗口。早期的用 戶界面大多是基于文字的形式，最典型的莫過于 DOS 系統(tǒng)。 圖形用戶界面程序可以分為兩個(gè)相對(duì)較獨(dú)立的子模塊，即界面模塊和工作模塊，界面模塊接受用戶的輸入，并將輸入數(shù)據(jù)和操作請求提交給工作模塊；而工作模塊通常在后臺(tái)完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)，并將結(jié)果提交到界面。 主對(duì)話框生成 第一步：打開 MATLAB，選擇好存儲(chǔ)路徑 C:\Program File MATLAB701,然后點(diǎn)擊圖標(biāo) GUIDE，將會(huì)彈出窗口如圖 所示。設(shè)置子對(duì)話框 1,計(jì)算互輻射阻抗，將其命名為 ，添加按鈕及編輯框，并對(duì)按鈕和編輯框進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，結(jié)果如圖 所示 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 21 圖 互輻射阻抗界面圖 設(shè)置子對(duì)話框 2，計(jì)算輸入阻抗，將其命名為 ，同樣添加按鈕及編輯框，并對(duì)按鈕和編輯框進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，結(jié)果如圖 所示 圖 輸入阻抗計(jì)算界面圖 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 22 設(shè)置子對(duì)話框 3，計(jì) 算輸入阻抗，將其命名為 ，同樣添加按鈕及編輯框，并對(duì)按鈕和編輯框進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，結(jié)果如圖 所示 圖 計(jì)算方向性系數(shù)和增益系數(shù)界面圖 設(shè)置子對(duì)話框 4，繪制輸入電阻曲線，將其命名為 ，同樣添加按鈕及編輯框，并對(duì)按鈕和編輯框進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，結(jié)果如圖 所示 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 23 圖 設(shè)置子對(duì)話框 5，繪制輸入電抗曲線，將其命名為 ，同樣添加按鈕及編輯框，并對(duì)按鈕和編輯框進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，結(jié)果如圖 所示、 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 24 圖 相關(guān)代碼添加 1：主對(duì)話代碼添加 在互輻射阻抗 輸入阻抗和方向性系數(shù)和增益系數(shù)三個(gè)按鈕的 Callback 函數(shù)中分別添加如下代碼： h=gcf。； h=gcf。 h=gcf。建立主對(duì)話框和子對(duì)話框之間聯(lián)系，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕時(shí)便可以進(jìn)入相應(yīng)子對(duì)話框，進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)算。))。 l=str2double(get(, 39。String39。)。string39。))。 l=str2double(get(, 39。String39。)。string39。String39。))。 d2=str2double(get(, 39。String39。))。 e=get(,39。 m=eval(z1)。 即可實(shí)現(xiàn)互阻抗的計(jì)算。))。 c=str2double(get(, 39。String39。)。string39。))。 e=get(,39。 m=eval(k)。 增益系數(shù)的 Callback 函數(shù)中添加代碼如下： n=str2double(get(, 39。String39。string39。String39。))。 b=str2double(get(, 39。 y=WA*(sinh(2*a*t)(a/b)*sin(2*b*t))./(cosh(2*a*t)cos(2*b*t))。,num2str(t(i_max))]。 max_text=char(39。k39。MarkerSize39。String39。))。 b=str2double(get(, 39。 y=WA*((a/b)*sinh(4*pi*t)+sin(4*pi*t))./(cosh(4*pi*t)cos(4*pi*t))。,num2str(t(i_max))]。 max_text=char(39。k39。MarkerSize39。 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 28 圖 1：輸入阻抗功能的驗(yàn)證：點(diǎn)擊主界面輸入阻抗按鈕，彈出如下界面。點(diǎn)擊主界面互輻射阻抗按鈕，進(jìn)入互輻射阻抗計(jì)算界面， l1=,l2=,d1=0,d2=0,a=1,積分上限為 ，積分下限為 ，彈出窗口中輸入實(shí)部計(jì)算公式如下圖所示，點(diǎn)擊計(jì)算互輻射阻抗計(jì)算結(jié)果如下，通過計(jì)算基本驗(yàn)證結(jié)果正確。輸入 l/λ =1,a=,b=6,分別輸入 WA=233 和 WA=1000，在曲線上可以得到輸入電阻 隨 l/λ的關(guān)系，同時(shí)也可以在曲線上找到最大值點(diǎn)及其它的坐標(biāo)。連續(xù)改變單元天線之間的電流相位差，即可連續(xù)地改變天線的主射方向， 這樣無需轉(zhuǎn)動(dòng)天線，即可實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的方向性掃描，這種天線陣稱為相控陣天線，相位掃描直線陣的歸一化陣因子為： 相位掃描直線陣不出現(xiàn)柵瓣的條件是 d/λ＜ 1/(1 + cosθ m)，θ m表示最大輻射方向。圖 2(h)是主射方向?yàn)棣?/3 的相控直線陣 E 面方向圖。我們把 n 分成偶數(shù)和奇數(shù)兩種情況來討論：當(dāng) n 為偶數(shù)時(shí)，即 n= 2 N（ N 為正整數(shù)），如圖 3 中 ( a) 所示，各元間距為 d，所有陣元電流相位相同，陣元電流振幅 Ik 分布不均勻，其陣因子為： 當(dāng) n 為奇數(shù)時(shí)，即 n= 2 N+ 1（ N 為正整數(shù)），如圖 3 中 (b) 所示，各陣元間距仍為 d，電流相位相同，陣元電流振幅 Ik 分布不均勻，其陣因子為 : 無線系統(tǒng)中天線 特性分析軟件的編制 35 表 1 列出了十二元直線 陣陣元電流振幅分布的不同情況，根據(jù)公式（ 6）、（ 7），利用 MATLAB 程序，可以繪制出非均勻直線陣不同振幅分布的 E 面方向圖，如圖 4 所示。 結(jié)束語 本次課程設(shè)計(jì)是我第一次用界面來實(shí)現(xiàn)軟件的編制。雖然看了編譯原理書，但由于沒有基礎(chǔ)，卻很難實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過程中，我查閱了很多書籍，請教過學(xué)長和同學(xué)，從中學(xué)到了很多東