低副瓣阵列天线综合2 matlab HFSS

接着继续研究阵列天线设计，得到了电流幅度分布或功率分布之后，就可以进行阵列设计或馈电网络设计了，之前利用HFSS仿真过单列的串馈天线，后面会继续复习熟悉一下，本次我找了一篇硕士论文利用威尔金森功分器来设计了48单元的大阵列，引用论文为《低副瓣平面阵列天线设计》2008 杜卫民著，作者使用公式利用matlab计算的taylor分布，我在这里仍然直接使用matlab窗函数来求电流幅度分布，得到的结果和作者计算是一致的，证明了该方法的正确性如下所示：

作者计算的48单元对称分布的24单元列表如下：

条件和作者设置一致，40dB副瓣抑制，利用软件计算如下：

clear
clc
% 参数设置
lamda = 1; % 波长
d = lamda * 0.6; % d为阵元间距
theta0 = (90/180)*pi; % 扫描角度
theta = 0: 0.01 : pi; % Θ为方向角
u = pi*d*(cos(theta)-cos(theta0))/lamda;
%T = Chebyshev; % T为切比雪夫恒等式系数矩阵
N = 48; % N为直线阵的阵元数量，M为一侧的单元数(对称)
R0dB = 40; % R0dB为副瓣电平
nbar=9; %相等电平副瓣数目
if (mod(N,2)==0)
M = N / 2;
parity = 0; % parity为奇偶性，0为偶数
else
M = (N+1)/2;
parity = 1;
end
%I=[0.015490;0.016447;0.019737;0.027334;0.040776;0.060216;0.084908;0.114925;0.151584;0.195946;0.247680;0.305774;0.369701;0.439115;0.512676;0.587994;0.662784;0.735333;0.803659;0.865008;0.916725;0.957175;0.985347;1];
I=taylorwin(N,nbar,-R0dB);
I=I/max(I);
P=I.^2;
sprintf(‘天线单元归一化电流幅度：‘)
sprintf(‘%.6f  ‘,I)
sprintf(‘天线单元归一化功率：‘)
sprintf(‘%.6f  ‘,P)
if (mod(N,2)==0)
i = I(M+1:N);
else
i = I(M:N);
end
% 计算最终的阵因子
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;
% 画图 —— 直角坐标系
S_max = max(S_all); % 归一化处理
S_all = 20*log10(abs(S_all/S_max)); % 取分贝值
figure(‘NumberTitle‘, ‘off‘, ‘Name‘, ‘S Parameter (dB) - Cartesian‘);
theta_ = theta * 180 / pi;
plot(theta_,S_all,‘k‘,‘LineWidth‘,1.5);
grid off
xlabel(‘\theta (°)‘,‘FontSize‘,13);
ylabel(‘|S| dB‘,‘FontSize‘,12);
axis([0 182 -50 2]);
box on
% 画图 —— 极坐标系
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]);

 电流幅度分布还可以用PCAAD这款小软件，功能也十分的强大；

接下来是计算功分比K^2,对称边用了6个1分4的功分器，以其中一个为例0.015490 0.016447 0.019737 0.027334，

第一层1分2功分比计算

（0.015490+0.016447）/（0.015490+0.016447+0.019737+0.027334）=0.4042

（0.019797+0.027334）/（0.015490+0.016447+0.019737+0.027334）=0.5965

0.4042/0.5965=0.6776  也就是K^2为0.6776 ，10*lg（0.4042）=-3.934dB , 10*lg（0.5965）=-2.2439dB

第二层1分2功分比计算

0.015490/（0.015490+0.016447）=0.4850       10*lg（0.4850）=-3.142583dB

0.016447/（0.015490+0.016447）=0.5150       10*lg（0.5150）=-2.881928dB

0.019797/（0.019797+0.027334）=0.42       10*lg（0.42）=-3.767507dB

0.027334/（0.019797+0.027334）=0.58       10*lg（0.58）=-2.36572dB