天线线列阵方向图.docx
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天线线列阵方向图
天线线列阵方向图
阵列方向图及MATLAB仿真
1、线阵的方向图
MATLAB程序如下（2元）：
clear;
a=0:
0.1:
2*pi;
y=sqrt（2+2*cos（pi-pi*cos（a）））;
polar（a,y）;
图形如下：
若阵元间距为半波长的M个阵元的输出用方向向量权重加以组合的话，阵列的方向图为
MATLAB程序如下（10个阵元）：
clear;
f=3e10;
lamda=（3e8）/f;
beta=2.*pi/lamda;
n=10;
t=0:
0.01:
2*pi;
d=lamda/4;
W=beta.*d.*cos（t）;
z1=（（n/2）.*W）-n/2*beta*d;
z2=（（1/2）.*W）-1/2*beta*d;
F1=sin（z1）./（n.*sin（z2））;i
K1=abs（F1）;
polar（t,K1）;
方向图如下：
2、圆阵方向图程序如下：
clc;
clearall；
title（'水平放置时的均匀圆阵方向图'）;
%title（'竖面放置时的均匀圆阵方向图'）;%竖直放置
axis（[0900180-200]）;
xlabel（'俯仰角/（\circ）'）;ylabel（'方位角/（\circ）'）;zlabel（'P/dB'）;
figure;contour（fi,theta,Y）;
方向图如下：
3、平面阵方向图：
clc;
clearall；
closeall;
Row_N=16;%行阵元数
Col_N=16;%列阵元数
k=0.5;%k=d/lambda
DOA_theta=90;%方位角
DOA_fi=0;%俯仰角
%形成方位角为theta，俯仰角位fi的波束的权值
Row_n=[0:
Row_N-1];Col_n=[0:
Col_N-1];
W_Row=exp（-j*2*pi*k*Row_n'*cos（DOA_theta*pi/180）*cos（DOA_fi*pi/180））;
W_Col=exp（-j*2*pi*k*Col_n'*sin（DOA_theta*pi/180）*cos（DOA_fi*pi/180））;
%W_Col=exp（-j*2*pi*k*Col_n'*sin（DOA_fi*pi/180））;%竖直放置
W_Row=chebwin（Row_N,20）.*W_Row;%行加切比雪夫权
W_Col=chebwin（Col_N,30）.*W_Col;%列加切比雪夫权
W=kron（W_Row,W_Col）;%合成的权值N*Nx1
%绘制水平面放置的平面阵的方向图
theta=linspace（0,180,180）;
fi=linspace（0,90,90）;
fori_theta=1:
length（theta）
fori_fi=1:
length（fi）
row_temp=exp（-j*2*pi*k*Row_n'*cos（theta（i_theta）*pi/180）*cos（fi（i_fi）*pi/180））;%行导向矢量Nx1
col_temp=exp（-j*2*pi*k*Col_n'*sin（theta（i_theta）*pi/180）*cos（fi（i_fi）*pi/180））;%列导向矢量Nx1
%col_temp=exp（-j*2*pi*k*Col_n'*sin（fi（i_fi）*pi/180））;%竖直放置
Y（i_theta,i_fi）=W'*kron（row_temp,col_temp）;%合成的导向矢量N*Nx1
end
end
Y=abs（Y）;Y=Y/max（max（Y））;
Y=20*log10（Y）;
Y=（Y+60）.*（（Y+60）>0）-60;%切图
%Z=Y+60;
%Z=Z.*（Z>0）;
%Y=Z-60;
figure;mesh（fi,theta,Y）;view（[66,33]）;
title（'水平面放置时的面阵方向图'）;
axis（[0900180-600]）;
xlabel（'俯仰角/（\circ）'）;ylabel（'方位角（\circ）'）;zlabel（'P/dB'）;
figure;contour（fi,theta,Y）;
方向图如下：
4、CAPON方法波束形成
MATLAB程序如下（阵元16，信号源3，快拍数1024）：
clearall
i=sqrt（-1）;
j=i;
M=16;%均匀线阵列数目
P=3;%信号源数目
f0=10;f1=50;f2=100;%信号频率
nn=1024;%快拍数
angle1=-15;angle2=15;angle3=30;%thesignalangle
th=[angle1;angle2;angle3]';
SN1=10;SN2=10;SN3=10;%信噪比
sn=[SN1;SN2;SN3];
degrad=pi/180;
tt=0:
.001:
1024;
x0=exp（-j*2*pi*f0*tt）;%3个信号x0、x1、x2
x1=exp（-j*2*pi*f1*tt）;%
x2=exp（-j*2*pi*f2*tt）;%
t=1:
nn;
S=[x0（t）;x1（t）;x2（t）];
nr=randn（M,nn）;
ni=randn（M,nn）;
u=nr+j*ni;%复高斯白噪声
Ps=S*S'./nn;%信号能量
ps=diag（Ps）;
refp=2*10.^（sn/10）;
tmp=sqrt（refp./ps）;
S2=diag（tmp）*S;%加入噪声
tmp=-j*pi*sin（th*degrad）;
tmp2=[0:
M-1]';
a2=tmp2*tmp;
A=exp（a2）;
X=A*S2+.1*u;%接收到的信号
Rxx=X*X'./nn;%相关矩阵
invRxx=inv（Rxx）;
%搜寻信号
th2=[-90:
90]';
tmp=-j*pi*sin（th2'*degrad）;
tmp2=[0:
M-1]';
a2=tmp2*tmp;
A2=exp（a2）;
den=A2'*invRxx*A2;
doa=1./den;
semilogy（th2,doa,'r'）;
title（'spectrum'）;
xlabel（'angle'）;
ylabel（'spectrum'）;
axis（[-90901e11e5]）;
grid;
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