均匀圆形阵列原理及MATLAB仿真

均匀圆形阵列原理及MATLAB仿真

目录

前言

一、均匀圆阵原理

二、圆心不存在阵元方向图仿真

三、圆心存在阵元方向图仿真

四、MATLAB仿真代码

总结


前言

本文详细推导了均匀圆形阵列的方向图函数,对圆心不放置阵元和圆心放置阵元的均匀圆形阵列方向图都进行了仿真,仿真结果表面本文推导的方向图函数无误。


++提示:以下是本篇文章正文内容,希望能帮助到各位,转载请附上链接。++

一、均匀圆阵原理

在半径 R 的圆周上均匀分布着 M 个阵元,构成均匀圆阵列天线,如下图所示。

假设坐标原点设在圆心O,第 m 个阵元与圆心之间的连线与 x 轴的夹角为

其位置向量表达式为

设一窄带平面波以的方向入射到该均匀圆阵。信号的方位角是从 x 轴沿逆时针方向到信号入射方向在阵列平面上投影的夹角,俯仰角为 z 轴与信号入射方向的夹角。以圆心O为参考点,则波达方向矢量为

在上的投影为

原点与阵元 m 接收到的信号包络之间的相位差是:

设阵列波束的最大值指向为,则第m阵元的激励相位为

那么,均匀圆阵天线的方向图函数可以直接用阵列因子表示,即方向图函数为:

其中,是第m阵元的激励幅度。

二、圆心不存在阵元方向图仿真

设一均匀圆形阵列,圆的半径 R = 2λ ,圆环上均匀分布了 24 个各向同性的天线阵元,此时两阵元间的距离约为λ / 2。令其指向方位角180° ,俯仰角30° ,采用MATLAB程序得出阵列的三维方向图如下所示:

上面分别给出了均匀圆阵的三维方向图、俯仰角在30° 时的方位角方向图和方位角在180° 时的俯仰角方向图。相比于均匀线阵,均匀圆阵具有平面阵列的结构,从而可以估计波达方向的方位角和俯仰角。由图可以看出,均匀圆阵列天线方向图的旁瓣电平较高,第一旁瓣电平比主瓣电平只低了 8 dB。这是由圆形阵列自身的非线性引起的,这是均匀圆阵的一个固有特性。要改善这种情况,比较直接的方法是采用同心圆环阵或在圆阵列天线中心处添加一个阵元。

三、圆心存在阵元方向图仿真

圆心存在阵元:

设中心存在阵元的均匀圆形阵列由 25 个阵元组成。阵列半径 R = 2λ ,圆心上分布 1 个阵元,圆环上均匀分布了 24 个各向同性的阵元,此时圆环上两阵元的直线距离约为λ / 2。令其指向方位角180° ,俯仰角30° ,采用 Matlab 程序得出阵列的三维方向图如下:

上面分别给出了中心存在阵元的均匀圆阵三维方向图、把俯仰角固定在30°时的方位角方向图和把方位角固定在180°时的俯仰角方向图。由上图可以看出,中心存在阵元的均匀圆形阵列的第一副瓣电平要比主瓣电平低了9dB左右,并保持了均匀圆阵固有的性质,是一种较好的阵列形式。

四、MATLAB仿真代码

https://download.csdn.net/download/m0_66360845/89583319https://download.csdn.net/download/m0_66360845/89583319


总结

本文详细推导了均匀圆形阵列的方向图函数,对圆心不放置阵元和圆心放置阵元的均匀圆形阵列方向图都进行了仿真,仿真结果表面本文推导的方向图函数无误。

相关推荐
Evand J9 小时前
【PMSM例程】(14)永磁同步电机无迹卡尔曼滤波(UKF)定子电阻在线辨识与补偿。电阻变化跟踪及预测误差对比仿真。附完整代码的下载链接
matlab·电机·滤波·卡尔曼滤波·永磁同步电机·无迹卡尔曼滤波·pmsm
爱喝雪碧的可乐10 小时前
MATLAB
开发语言·算法·matlab
严肃小白兔12 小时前
MATLAB 优秀开源项目与工具箱推荐:涵盖通信、图像处理、脑机接口等九大领域
图像处理·matlab·信息与通信·开源项目
kissgoodbye20122 天前
信号处理文献阅读总结:型号识别
信号处理
Evand J3 天前
【MATLAB例程12】永磁同步电机基于增广无迹卡尔曼滤波的未知负载转矩在线观测
开发语言·matlab
分享资料3 天前
MATLAB 中分号 (;)的作用
matlab
Evand J4 天前
【PMSM例程11】永磁同步电机(PMSM)基于UKF的转速与转子位置估计。附下载链接
算法·matlab·卡尔曼滤波·永磁同步电机·ukf·pmsm·位置估计
严肃小白兔5 天前
优秀 MATLAB 作者、书籍推荐:国外经典教材与技术资源整理
matlab
熊猫_豆豆6 天前
buck-boost电路MATLAB仿真
matlab·电路·电力电子技术
逆向编程6 天前
MATLAB高级数据结构:cell、struct与table深度应用
开发语言·数据结构·matlab