【正文】 可以 組成天線陣 ]1[ 。 為了解決這些問題， 同時也 結(jié)合大連海事大學(xué)教改項目的要求， 本文 采用 MATLAB 語言編制 分析 天線陣列特性 的通用 軟件。7 水平對稱 振子 接地線 1 選題背景與研究 意義 通過構(gòu)造任意的方向性函數(shù) ，該軟件還 實現(xiàn)了 自定義 方向性函數(shù) 的 功能， 利用該軟件 可以繪制出 輸入的 規(guī)定范圍內(nèi) 的 此方向性函數(shù) 的 極坐標 方向性圖， 同時 還 可以 返回此圖中最大值所在的位置， 為空間方向角的間隔選取提供參考， 并 能 保存此方向圖的圖片。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 隨著3G 技術(shù)的開發(fā)與日趨成熟，無線 公共信號網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴大， 天線陣的應(yīng)用 日趨 廣泛 。19 創(chuàng)建相關(guān)函數(shù)實現(xiàn) 天線參數(shù)的 計算功能 29 天線輸入?yún)?shù)及繪圖 功能 的實現(xiàn) 本文的主要工作 本文 首先根據(jù)天線的基本理論， 分析了 電流元、 對稱 振子 天線 、直線 陣列天線 以及垂直接地天線 的 方向圖函數(shù) F（ ? ,? ） 隨各參 變 量變化的規(guī)律以及 相關(guān)天線赤道面 、 子午面的 二維圖形的特點 ， 討論了 各個 天線的最大輻射方向 、 主瓣寬度 、 方向性系數(shù) 、 輻射電阻 等參量隨 方向角 變化的二維 、 三維圖形 的 特點 ， 然后 借助 MATLAB的繪圖功能 ， 編制了能繪制 各種天線二維 、 三維 方向性 圖 的軟件 。圖 給出了以半波對稱振子為單元天線的各種排列方式的天線陣，其中圖 (a)、圖 (b)中各單元半波對稱振子的中心排列成一條直線，稱為直線天線陣；圖 (c)中各 單元半波對稱振子的中心在一個平面之內(nèi)，稱為平面天線陣；圖 (d)中各單元半波對稱振子的中心處于三維空間中，稱為立體天線陣。 但是，在指數(shù)中不能這樣近似，這是由于波程差 d?cos??的 大小 可以和天線的工作波長 ???相比擬，觀察點的方向發(fā)生變化時將引起輻射場相位的變化，在場強 疊加過程中它對合成場將會有較大影響。 端射 式直線天線陣的最大輻射方向為 ?M???0176。 圖 不同架設(shè)高度 H 的水平半波振子赤道面的方向性圖 由于理想導(dǎo)體內(nèi)部電磁 場為零，理想導(dǎo)電地面上方水平對稱振子的方向性圖僅是自由空間反相二元天線陣方向性圖的一半。]范圍 內(nèi)變化 時， ?y 的變化范圍是 [?M1,180186。新版本的 MATLAB 對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等）， MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。由于方向性函數(shù)為正值可以先求絕對值 F 后再繪制 ， 構(gòu)建直角坐標和 極坐標圖， 以半波 振子 為例， 應(yīng)用主要語句及結(jié)果如下： F=abs（Ｆ） plot(theta,F,39。首先記述側(cè)射式天線 cc。 圖 地面上方的垂直天線 圖 構(gòu)造函數(shù) cz 和 sp 兩個，輸入的參數(shù)為兩個 L， H，這里 L 為對稱 振子 的臂長，而 H則為對稱 振子 到地面的距離。 y=abs(y)。 以圖 ，結(jié)果 如圖所示： 在天線陣中側(cè)射式天線的方向性函數(shù)以 MATLAB格式寫出： F=(cos(kl*cos(x))cos(kl))./sin(x)。 end p4=[]。 R=2.*cos(2.*pi.*H.*sin(x))。 25 if pks2(i)=。 kl=2*pi*L。 end end else for i=1:length(pks2) q(i)=i end end m=find(q)。 end for i=1:length(pks1)。 F=abs(F)。 end end else for i=1:length(pks2) q(i)=i end end m=find(q)。 C=F.*R。x(locs(i+1))=x(locs1(p3(w))) p4(w)=(x(locs(i+1))x(locs(i)))*180/pi。163。 其中 x為 0~2? 的角度 kl為輸入的與臂長相關(guān)的參數(shù)，給 x賦角度值x=pi::2*pi。所以不會有方向性圖的下半部分 。其中 L和對陳 振子 一樣，表示單元天線的臂長 。)。另外新版本的 MATLAB還著重在圖形用戶界面（ GUI）的制作上作了很大的改善，對這方 面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。 因此 ,方向性函數(shù)值總也不能等于零，水平面內(nèi)的方向性圖沒有零圖 圓錐面上的電磁波射線 )22 )12((s in1)s in2s in ()(1HnHFmnmna??????????????????? 212 11 s i nc o s1 )s i nc o s90c o s (),()(),( 11 M MMM FFF ?? ?????? ???? 12 輻射方向，如圖 所示。半 波對稱振子本身的方向性函數(shù)為 ? ???? ? s i n ) c o s90 c o s ()(),( 1901 ?? ??? FF (） 因此，理想導(dǎo)電地面上水平半波對稱振子子午面總的歸一化方向性函數(shù)為 ?????? ???? ??? ????? ? s i n2s i ns i n )c o s90c o s ()()(),( 190 HFFF a ?? (） 給出了不同架設(shè)高度 H 的水平半波對稱振子子午面的方向性圖 圖 架設(shè)高度為 H 的水平對稱振子 11 圖 不同架設(shè)高度 H 的水平半波振子子午面的方向性圖 從給出的理想導(dǎo)電地面水平對稱振子的地面因 子表達式可以看出，當(dāng)式中正弦 函數(shù)的弧角為 ?/2 的整數(shù) 倍時，歸一化 陣因子有最大值 Famax = 1。 把這個垂直對稱振子劃分成無限多個電流元，由于每一個電流元的鏡像都是正像，因此整個對稱振子的鏡像電流就是正像?？紤]到兩個單元天線電流的復(fù)振幅關(guān)系，單元天線 2 輻射場表達式可改寫為 （ ） 把上式與 式 ()相 比 較可知，單元天 線 2 輻射場的振幅值是單元天線 1 輻 射場振幅值的 k 倍，而單元天線 2 輻射場 E2超前于單元天線 1 輻射場 E1的相位差角則為 （ ） 上式中等號右邊第 1 項的相位差角是由波程差所引起的； 第 2 項則是 單元天線 2 超前于單元天線 1 電流的相位差角。天線陣輻射場隨觀察點方向變化的規(guī)律就是天線陣的方向性。 論文 還 對 任意輸入 方向性函數(shù) 的繪制方法 也進行了嘗試， 并 取得了一定的成果。38 2 移動通信中天線陣列特性 分析軟件的編制 1 緒論 選題背景與研究意義 近年來，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷進步，移動通信業(yè)務(wù)正以前所未有的速度迅速發(fā)展。15 對稱 振子 方向性 圖的繪制 14 4 利用 MATLAB 語言繪制 天線 的 方向性圖 2 對稱 振子 描述天線陣特性的參數(shù)很多，且計算復(fù)雜，尤其是描述天線陣方向特性的方向性圖為立體圖，繪制非常困難。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 該 軟件 涵蓋 了多種 不同類型的天線，根據(jù)選定的天線類型，通過輸入相應(yīng)的參數(shù)，點擊繪制圖形功能， 便可以 繪制出 天線陣 的立體 方向性圖 。27 gui模塊搭建實現(xiàn)人機交互 天線陣種類繁多，性能各異。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子稱 為 半波對稱振子 。 圖 中兩振子的振子軸“一”字排開，稱為共軸線排列； 圖 中兩振子的振子軸平行排列，稱為齊平排列。觀察點的方向改變時，兩單元天線輻射場的相位差函 數(shù) ???發(fā) 生變化，因此上式中小括號中的因子也是一個方向變量的函數(shù)，稱之為陣因子方向性函數(shù)，簡稱陣因子。在分析地面上天線在垂直面內(nèi)方向性的時候，習(xí)慣上都以仰角 Δ 做方向變量。架設(shè)高度 H 較低的水 平對稱振子由于第 1 個最大 輻射方向的仰角 ?M1 大，稱之為高射天線，可用于近距離天波通信。 功率流密度和輻射強度分別 是最大輻射方向功率流密度和輻射強度一半，這兩個方向稱為半功率輻射方向，而它們之間的夾角則稱為 主瓣寬度， 又稱為 半功率波瓣寬度 。用戶通過一定的方法（如鼠標或鍵盤）選 擇、激活這些圖形對象，使計算機產(chǎn)生某種動作或變化，比如實現(xiàn)計算、繪圖等。)。 根據(jù)之前的準備知識可知，天線陣的方向性函數(shù)由天線源的方向性函數(shù)和陣因子共同決定，這 里把天線源的方向性函數(shù)記為 F，陣因子記為 R構(gòu)成的函數(shù)為 F=(cos(kl*cos(theta))cos(kl))./sin(theta)。 R=2.*cos(2.*pi.*H.*sin(theta))。這個函數(shù)可以返回數(shù)組中的峰值，此時 pks1中存放的是峰值的函數(shù)值， locs1中存放的是這些峰值的序號，也就是說他們中包含了 主瓣位置和柵瓣位置，如果要找尋零點，可將 y值取反 y=abs（ y）， [pks,locs]=findpeaks(y1)。 C=F.*R。 R=sin(pi.*n*d.*(1cos(x)))./sin(pi.*d.*(1cos(x)))。 主瓣寬度的計算，除了同樣需要得出主瓣的位置外，還需要計算半功率點的位置，首先我們給出對稱 振子 的函數(shù) y=(cos(kl*cos(x))cos(kl))./sin(x)。接下來根據(jù)上面記述的求零點的方法就可以順利求出半功率點了。 C=F.*R。 end end m1=find(q1)。 if min(pks2)= for i=1:length(pks2)。 R=abs(R)。但是這里的問題在于： findpeaks函數(shù)是尋訪數(shù)組峰值的函數(shù)， y2=y1。 C=F.*R。 q(i)=i。x(locs(i+1))=x(locs1(p3(w))) p4(w)=(x(locs(i+1))x(locs(i)))*180/pi。 同樣，它的方向性函數(shù)也隨赤道面方向角度 phi 變化，作圖時注意公式與 MATLAB 函數(shù)書寫格式之間角度代 表的不同，并且分別作出赤道面和子午面的方向性圖。 R=abs(R)。同樣以半波對稱 振子 為例 三維圖形的效果 ，運行結(jié)果如下： 17 圖 半波對稱振子的立體分析性圖 天線陣方向性圖的 繪制 電 長度為 2l/? =1/2 的半波對稱振子，其方向性函數(shù)為 ?),( ??f ? ??sin)cos2cos( (） 電長度為 2l/? =1 的全波對稱振子，其方向性函數(shù)為 ?),( ??f ???sin 1)coscos( ? = ? ??