(1)等副瓣電平;
(2)在相同副瓣電平和相同陣列長度下主瓣最窄,為最佳陣列;
(3)單元數(shù)過多時(shí),陣列兩端單元激勵(lì)幅度跳變大,使饋電困難。一般在雷達(dá)系統(tǒng)中,為了使其具有較高的抗干擾、抗反輻射導(dǎo)彈的能力,往往要求雷達(dá)天線的副瓣盡量低,而采用道爾夫-切比雪夫綜合法以及進(jìn)一步的泰勒綜合法等設(shè)計(jì)的陣列天線就可以實(shí)現(xiàn)低副瓣。最早,道爾夫(C.L.Dolph)利用切比雪夫函數(shù)來逼近天線陣列的陣因子函數(shù),得到了這種嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的綜合方法。而且,經(jīng)過前人研究,當(dāng)天線單元N≤13時(shí),切比雪夫陣列從中間到兩端的激勵(lì)分布是單調(diào)減小的;而當(dāng)N>13時(shí),陣列兩端單元的激勵(lì)開始出現(xiàn)跳變。所以對于大型陣列來說一般不宜采用切比雪夫方法綜合陣列。所以下面的Matlab程序正常工作在天線單元數(shù)N為3到13這個(gè)范圍內(nèi)。關(guān)于如何采用切比雪夫多項(xiàng)式去設(shè)計(jì)陣因子的具體技術(shù)步驟,另一篇文章較為詳細(xì)地介紹了,此處不再贅述,大家可以在文尾或評論區(qū)查看。下面是可以綜合設(shè)計(jì)天線單元從3到13單元的切比雪夫綜合法的Matlab程序:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 |
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----END 上文提到的另一篇文章。
陣列天線綜合之切比雪夫低副瓣陣列設(shè)計(jì) MATLAB(作者:OLIVERMAHOUT)
相控陣天線中,直線陣列作為重要的一種,有著極為廣泛的應(yīng)用。切比雪夫低副瓣陣列設(shè)計(jì)是一種典型的設(shè)計(jì)方法。
切比雪夫方法主要是實(shí)現(xiàn)低副瓣、窄波束:
其產(chǎn)生的核心如下:
我的理解:因?yàn)槟芰渴睾?,所有副瓣都一樣的時(shí)候,能量會(huì)更多的集中在副瓣中,
主瓣最大增益也不會(huì)改變,這樣就可以使主瓣窄,副瓣電平降低。G=4πS/λ2
結(jié)合切比雪夫函數(shù),可以得到:
當(dāng)具體應(yīng)用時(shí),解決方案如下:
話不多說,其Matlab中的程序如下:
1
% 2019-11
% 切比雪夫低副瓣陣列饋電設(shè)計(jì)_1.0 (端射陣)
close all;
clear
% digits(3);
% 參數(shù)設(shè)置
lamda = 1; % 波長
d = lamda * 0.6; % d為陣元間距
theta0 = (120/180)*pi; % 掃描角度
theta = 0: 0.01 : pi; % Θ為方向角
u = pi*d*(cos(theta)-cos(theta0))/lamda;
%T = Chebyshev; % T為切比雪夫恒等式系數(shù)矩陣
N = 10; % N為直線陣的陣元數(shù)量,M為一側(cè)的單元數(shù)(對稱)
R0dB = 26; % R0dB為副瓣電平
if (mod(N,2)==0)
M = N / 2;
parity = 0; % parity為奇偶性,0為偶數(shù)
else
M = (N+1)/2;
parity = 1;
end
% 導(dǎo)入切比雪夫多項(xiàng)式
syms x;
T = [
1;
x;
2*x^2-1;
4*x^3-3*x;
8*x^4-8*x^2+1;
16*x^5-20*x^3+5*x;
32*x^6-48*x^4+18*x^2-1;
64*x^7-112*x^5+56*x^3-7*x;
128*x^8-256*x^6+160*x^4-32*x^2+1;
256*x^9-576*x^7+432*x^5-120*x^3+9*x;
512*x^10-1280*x^8+1120*x^6-400*x^4+50*x^2-1
];
% 換算副瓣電平R0
R0 = 10 ^ (R0dB / 20);
% 計(jì)算x0
x0 = ((R0 + sqrt(R0^2 -1))^(1/(N-1)) + (R0 - sqrt(R0^2 -1))^(1/(N-1))) * 1/2;
% 定義饋電幅度矩陣I
I = sym('I', [1 M]);
% 計(jì)算展開的方向圖表達(dá)式
S = T(2) * I(1);
for k = 2 : M
S = S + T(2*k) * I(k);
end
%collect(S,x)
%vpa(S)
S_po = coeffs(S,x); % 含電流的方向圖多項(xiàng)式系數(shù)
T_po = sym2poly(T(N)); % 標(biāo)準(zhǔn)的方向圖多項(xiàng)式系數(shù)(反向了)
T_PO = zeros(1,M);
for k = 1 : M
T_PO(k) = T_po(2*k-1);
S_po(k) = S_po(k)/x0^(2*k-1);
end
% T_PO
% vpa(S_po)
% 系數(shù)比較求出電流大小
eq = sym('eq',[M 1]); % 系數(shù)比較恒等式
for k = 1 : M
eq(k) = S_po(k) == T_PO(M+1-k);
end
vpa(eq)
I_st = solve(eq);
I_ce = struct2cell(I_st);
i = zeros(M,1); % 最終的電流矩陣
for k = 1 : M
i(k) = I_ce{k,1};
i(k) = i(k);
end
for k = 2 : M
i(k) = i(k)/i(1); % 電流歸一化
end
i(1) = 1; i
i=[1;0.89;0.706;0.485;0.357]; % 用來檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)
% 計(jì)算最終的陣因子
S_all = zeros(1,length(theta));
for k = 1 : M
S_all = S_all + i(k)*cos((2*k-1)*u);
end
SS = S_all;
% 畫圖 —— 直角坐標(biāo)系
S_max = max(S_all); % 歸一化處理
S_all = 20*log10(abs(S_all/S_max)); % 取分貝值
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB) - Cartesian');
theta_ = theta * 180 / pi;
plot(theta_,S_all,'k','LineWidth',1.5);
grid off
xlabel(' heta (°)','FontSize',13);
ylabel('|S| dB','FontSize',12);
axis([0 182 -50 2]);
box on
% 畫圖 —— 極坐標(biāo)系
figure('NumberTitle', 'off', 'Name', 'S Parameter (dB) - Polar');
S_pol = SS / max(SS);
polarplot(theta,S_all,'k','LineWidth',1.5);
thetalim([0 180]);
rmin = min(S_all);
rmax = max(S_all);
rlim([-50 rmax]);
上述測試的N=10的10個(gè)陣列,側(cè)射陣(θ=0),副瓣電平SLL=26dB,結(jié)果如下:
經(jīng)過比較,結(jié)果較為標(biāo)準(zhǔn)。
更改一下theta0的值,改為120讀,即偏離法相30度:
-
matlab
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電平
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陣列天線
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原文標(biāo)題:MATLAB陣列天線之切比雪夫低副瓣陣列設(shè)計(jì)
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