【文章內(nèi)容簡介】 222111112d)c o s ()c o s (2)c o s ()c o s (| ) ]|(s i n [30d)s i n ()c o s (2)s i n ()s i n (| ) ]|(s i n [30 1111zr rlr rr rzlXzr rlr rr rzlRllll?????????? ?????????? ?????????????? () 圖 給出了共軸線排列的耦合半波對稱振子 (l1 = l2 = l = ?)互電阻和互電抗隨距離的變化的曲線。圖中 s 是耦合對稱振子相對的兩個端點之間的距離。從圖中可以看出，隨距離 s 增大，互電阻 R12 和互電抗 X12 的變化幅度逐漸減小。 圖 共軸線排列的耦合半波對稱振子的互電阻和互電抗曲線 圖 給出了齊平排列的耦合半波對稱振子 (l1= l2 = l = ?)互電 阻和互電抗隨間距 d1 的變化曲線。與共軸線排列的耦合對 稱振子相似，隨距離 d1 增大齊平排列的耦合對稱振子互電阻和互電抗的變化幅度也是逐漸減小。 無線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制 10 圖 齊平排列耦合半波對稱振子的互電阻和互電抗曲線 如果齊平排列的兩個對稱振子之間的距離逐漸縮小直到接觸到一起，就成了一個振子，這時可得對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???????? ?????????? ?????????????? () 對于半波對稱振子，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。 方向性系數(shù)是用來 表示天線 某一個方向集中輻射電磁波程度（即方向性圖的尖銳程度）的一個參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理想的非定向天線作為比較的標(biāo)準(zhǔn) 。 任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點產(chǎn)生相等電場強度的條件下，非定向天線的總輻射功率對該定向天線的總輻射功率之比 。 按照上面的定義，由于定向天線在各個方向上的輻射強度不等，故天線的方向性系數(shù)也隨著觀察點的位置而不同，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 11 大。通常如果不特別指出，就以最大輻射方向的方向性系數(shù)作為定向天線的方向性系數(shù)。 定義 1．最大輻射強度與平均輻射強度之比。 定義 2．相同距離、相同輻射功率條件下天線最大輻射方向的功率流密度與無方向性理想點源的功率流密度之比； 定義 3．相同距離、相同輻射功率條件下天線最大輻射方向的場強與無方向性理想點源場強的平 方之比。 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算方向性系數(shù)，因為 ? ?? ??? ??? 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算方向性系數(shù)，因為 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 12 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)。 如，電流元的方向性系數(shù) D = 22)/(80 )/(120 ?? ??ll =； 半波對稱振子方向性系數(shù)為 D = ? =； 全波對稱振子的方向性系數(shù)為 D = 19921202? =。 由于 000 )(),()( ),( 20200m a x PPMMPPMMPP rErErSrSUUD ?????? ??????? 60424 042212022202020*000 ErrErEHEPP ???????? ???? 可以推出， r DPEDrErE MM ???? 60),()( 0m a x ?? () 由（ ）式可知，式中的場強是最大輻射方向 (?M,?M)上的振幅值，當(dāng)需要計算有效值的時候，把根號中的 60 改為 30 就行了。 天線的效率：輻射功率 P? 與輸入功率 Pin 之 比，即 inPPA ??? () 損耗功率：輸入功率 Pin 與輻射功率 P? 之差稱為天線的 ??? PPPl in () 天線的損耗功率是由導(dǎo)體電阻、介質(zhì)漏電導(dǎo)以及其他因素引起的。 若以天線饋電點電流 Iin 做參照，則 無線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制 13 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 )。由于天線導(dǎo)體直流電阻值 R(導(dǎo)體 )是在直流或均勻分布電流情況下測出的，而一般情況下天線上的電流振幅分布 I(z)往往是不均勻的。 把式 ()和式 ()先后代入式 ()，可得 inininininlA RRRRR ??????? () 提高天線的效率的兩個途徑： 1．降低損耗電阻 Rlin ， 2．提高輻射電阻 R?in 。 天線的增益系數(shù) 平時也簡稱天線最大 增益或天線增益。指在最大場強方向上某點產(chǎn)生相等電場強度的條件下，標(biāo)準(zhǔn)天線（無方向）的總輸入功率對定向天線總輸入功率的比值，稱該天線的最大增益系數(shù)。它是比天線方向性系數(shù)更全面的反映天線對總的射頻功率的有效利用程度。并用分貝數(shù)表示?？梢杂脭?shù)學(xué)推證，天線最大增益系數(shù)等于天線方向性系數(shù)和天線效率的乘積。 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。 000 )(),()( ),(20200m a xPPMMPPMMPP ininin rErErS rSU UG?????? ???? () 假設(shè)天線的輸入功率能夠完全輻射到自由空間，則輸入功率折合的假想的平均輻射強度為 ?439。0 inPU ? () 因為 inPPA ??? () 無線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制 14 所以 AAUPU ??? 039。0 4 ?? ? AA DUUUUG ?? ??? 0m a x39。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。 因為 GPDPDP inAin ??? ? ,所以天線在最大輻射方向上的輻射場還如下式所示， r GPr DPrE inm a x 6060)( ?? ? () 其中 F 是場強方向函數(shù)。 第 3 章 Matlab 開發(fā)軟件 Matlab 介紹 MATLAB 是由美國 math works 公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于 使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計算 方面首屈一指。 MATLAB 可以進行 矩陣 運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、 連 接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、 圖像處理 、 信號檢測 、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來 解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB也吸收了像 Maple等軟件的優(yōu)點 ,使 MATLAB無線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制 15 成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， C++ ， JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用 。 Matlab 開發(fā)軟件的應(yīng)用 MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進行以下各種工作： ● 數(shù)值分析 ● 數(shù) 值和符號計算 ● 工程與科學(xué)繪圖 ● 控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 ● 數(shù)字圖像處理 技術(shù) ● 數(shù)字信號處理 技術(shù) ● 通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真 MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣