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基于M A T L A B的智能天线及仿真This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020摘要随着移动通信技术的发展，与日俱增的移动用户数量和日趋丰富的移动增值服务，使无线通信的业务量迅速增加，无限电波有限的带宽远远满足不了通信业务需求的增长。
另一方面，由于移动通信系统中的同频干扰和多址干扰的影响严重，更影响了无线电波带宽的利用率。
并且无线环境的多变性和复杂性，使信号在无线传输过程中产生多径衰落和损耗。
这些因素严重地限制了移动通信系统的容量和性能。
因此为了适应通信技术的发展，迫切需要新技术的出现来解决这些问题。
这样智能天线技术就应运而生。
智能天线是近年来移动通信领域中的研究热点之一，应用智能天线技术可以很好地解决频率资源匮乏问题，可以有效地提高移动通信系统容量和服务质量。
开展智能天线技术以及其中的一些关键技术研究对于智能天线在移动通信中的应用有着重要的理论和实际意义。
论文的研究工作是在MATLAB软件平台上实现的。
首先介绍了智能天线技术的背景；其次介绍了智能天线的原理和相关概念，并对智能天线实现中的若干问题，包括:实现方式、性能度量准则、智能自适应算法等进行了分析和总结。
着重探讨了基于MATLAB的智能天线的波达方向以及波束形成，阐述了music和capon两种求来波方向估计的方法，并对这两种算法进行了计算机仿真和算法性能分析;关键字:智能天线；移动通信；自适应算法；来波方向； MUSIC算法AbstractWith development of mobile communication technology，mobile users and communication，increment service are increasing，this make wireless services increase so that bandwidth of wireless wave is unfit for development of communication，On the other hand，much serious Co-Channel Interruption and the Multiple Address interruption effect utilize rate of wireless wave’s bandwidth，so the transported signals are declined and wear down，All this has strong bad effect on the capacity andperformance of question and be fit for the development of communication，so smart antenna arise Smart Antenna，which is considered to be a solution to the problem of lacking frequency, becomes a hotspot in the Mobile Communication area．With this technology, Capacity of Mobile Communication system can be increased effectively and the quality of service can be improved at the same time. To study Smart Antenna and its key technologies is important both in theory and in practice。
算法仿真天线实验报告一、实验介绍本次实验旨在通过算法仿真的方式，研究和探索天线的工作原理及性能。
通过使用仿真软件，可以加深对天线特性的理解，并通过仿真结果分析进一步优化天线设计。
二、实验过程1. 确定仿真软件：本次实验使用的是电磁仿真软件HFSS，该软件可以进行电磁场分析，可以用来模拟和分析天线的性能。
2. 设计天线模型：根据实验要求，选择天线的类型和参数。
可以选择一根直立的天线杆，设置杆的高度和直径。
也可以选择适当的天线形状和尺寸，例如常用的方形衬型天线、印制天线、贴片天线等。
3. 定义天线工作频段：根据实验要求，确定天线的工作频段。
可以选择一个单一频段，也可以选择多个频段。
4. 设计电源供应：确定天线的电源方式，可以选择直流电源或者交流电源。
5. 进行电磁仿真：将天线模型导入HFSS软件中，在软件中配置和定义仿真参数。
定义天线工作频段、电源参数等。
进行电磁仿真。
6. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析天线的增益、方向性、频率响应等性能指标。
对于无法满足实验要求的天线，可以进行参数调整和优化。
7. 优化设计：根据分析结果，对天线模型进行优化设计。
可以调整天线的尺寸、形状、材料等参数。
再次进行仿真。
8. 重复实验：根据需要，可以进行多次优化设计和仿真实验，以进一步提高天线性能。
三、实验结果与分析通过电磁仿真软件进行天线实验，在给定的频段和工作条件下进行仿真，可以获得以下性能指标：1. 增益：增益是衡量天线辐射效果的重要指标，表示天线辐射功率与理论理想辐射功率之比。
一般来说，增益越大，天线辐射能力越强。
2. 方向性：方向性是指天线辐射功率随辐射方向的变化情况。
一般来说，天线的方向性越集中，表示天线的辐射范围越小，辐射功率更集中。
3. 频率响应：频率响应是指天线在不同频段上的辐射能力。
在实际应用中，天线需要能够覆盖整个工作频段，保持稳定的性能。
通过对仿真结果的分析，可以得到天线在不同频段下的增益、方向性等性能指标的变化情况。
第30卷第3期孝感学院学报VOL.30 NO.3 2010年5月J OU RNAL OF XIAO GAN UNIV ERSIT Y MA Y.2010 基于L MS算法的智能天线的MA TL AB仿真汪 睿1,2,曾庆栋1(1.孝感学院物理与电子信息工程学院,湖北孝感432000;2.咸宁职业技术学院电子信息工程系,湖北咸宁437100)摘 要:分析了智能天线的基本原理,结合一种直线阵自适应阵列,在MA TL AB软件下,采用基于L MS 算法的波束成形方法,对智能天线进行仿真实现。
结果表明,使用基于L MS自适应算法的智能天线技术后,接收端的误比特率(B ER)得到明显降低。
关键词:智能天线;L MS算法;误比特率(B ER);MA TL AB中图分类号:TN821+.91 文献标识码:A 文章编号:1671-2544(2010)03-0054-03 近年来,随着移动通信用户数的迅速增长和人们对信息交流需求的不断提高,通信频谱已成为越来越宝贵的资源。
对移动通信、电波传播、组网技术、天线理论、现代数字信号处理等方面研究的逐渐深入,使得利用数字技术在基带形成天线波束成为可能,于是,智能天线技术产生并得到快速发展,且应用于具有复杂电波传播环境的移动通信中[1-4]。
智能天线实际上相当于一个空时滤波器,在有多个指向不同用户的并行天线波束的控制下,可以显著降低用户信号彼此间的干扰。
具体而言,智能天线在以下几个方面具有显著的优越性: (1)扩大系统的覆盖区域;(2)增加系统容量;(3)提高频谱利用效率;(4)降低基站发射功率,节省系统成本,减少信号间干扰与电磁环境污染[5-7]。
1 智能天线原理 任何无线电发射和接收设备都要使用到天线,天线是无线通讯设备最基本的组成部分。
方向图是表示与天线距离相等的空间各点的场强与其位置坐标(角向)的关系的图形,它描绘天线辐射特性随着空间方向坐标(仰角θ,方位角 )的变化关系。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。
本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。
我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。
在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。
在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。
通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。
我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。
本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。
基于人工智能算法的自组构天线的优化设计自组构天线是一种新型的自适应智能天线,它可以根据外部环境的改变或者信号的强弱智能地调节其自身的结构,这种结构的改变不是指天线物理形状的改变而是指改变天线样板上的开关序列来实现天线电结构的改变,正是由于这一特性,自组构天线已成为当今智能天线领域一大研究热点。
本文针对自组构天线展开了一系列的研究工作,主要体现在以下几个方面：分析比较了遗传算法、模拟退火算法和量子遗传算法这三种算法的优缺点,提出了一种改进的遗传退火模拟算法,经过测试函数的检验,此算法比标准遗传算法具有更好的全局收敛性。
然后在MATLAB平台上设计了一种利用HFSS计算自组构天线的程序优化方案,该方案能够有效的对自组构天线结构进行搜索优化计算。
之后利用改进的算法分别对贴片自组构天线和矩形环自组构天线进行结构搜索计算：在对贴片自组构天线的研究中,对其单频段工作,多频段工作,宽频段工作三种工作模式分别进行了结构搜索,结果发现在单频段工作时采用了改进算法的搜索方案在全局收敛性上优于其他智能算法；同时采用了基于遗传算法的多目标优化算法被应用到多频段和宽频段工作中,使得贴片自组构天线能够良好的工作在这两种模式下。
在对矩形环自组构天线的研究过程中,由于方向图变化等原因,本文采用了增益连同反射系数一并优化的搜索方案,此方案能在一定程度上保持方向图原有特性,并且最后还讨论了针对矩形环自组构天线出现的平衡馈电的问题。
本文应用人工智能算法对贴片自组构天线和矩形环自组构天线进行结构搜索和性能分析,结果表明自组构天线具备单频段工作、多频段工作和宽频段工作的能力：并且采用多目标搜索算法可以使得自组构天线在多个天线性能参数上分别优化。
这些结论对自组构天线的应用设计和优化方法具有指导意义。
摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径之一。
本文对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望，重点分析了数字调制的几种基本调制方式，然后运用MATLAB 及附带的图形仿真工具——Simulink设计了2ASK和2PSK调制解调的仿真模型。
通过仿真，观察了解调制解调过程中个环节时域和频域的波形，并结合这两种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。
最后，在仿真的基础上分析比较2ASK和2FSK的误码率，综合衡量各系统的性能指标，通过比较仿真结果及理论计算，证明FSK系统的误码率小于ASK 系统。
关键词：数字调制；仿真；调制解调；MATLAB/Simulink；2ASK;2FSKABSTRACTDigital modulation is one of the most important part of modern communication systems. The improvement of communication system performance depends on progress of the digital modulation techniques. In this paper, several methods of digital modulations are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the digital modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of two digital modulation simulation models, 2ASK, 2FSK, have been compared, as well as comparing the results of simulation and theory. At last, the conclusion is gotten: the simulation models are reasonable.Keywords: Digital modulation; Simulation; Modem;MATLAB/Simulink; 2ASK; 2FSK;目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (4) (4)数字调制及其意义 (6)MATLAB/Simulink的简介 (7)通信技术发展现状和趋势 (8)第二章数字调制解调的基本原理 (9)2ASK的基本原理及其调制解调 (10)2FSK的基本原理及其调制解调 (11)2ASK、2FSK信号的功率谱密度分析 (13)2ASK 信号的功率谱密度 (13)2FSK信号的功率谱密度 (14)2PSK的基本原理及其调制解调 (15)2DPSK的基本原理 (16)多进制数字调制简介 (17)第三章数字调制的仿真及结果分析 (18)2ASK的调制与解调仿真 (19)2ASK的调制仿真 (19)2ASK的解调仿真 (22)2FSK的调制与解调仿真 (24)2FSK的调制仿真 (24)2FSK的解调仿真 (28)2ASK、2FSK性能分析 (32)总结 (33)参考文献 (34)附录 A 外文原文 (34)附录B 外文译文 (37)致谢 (39)第一章绪论通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。
手把手教你天线设计——用MATLAB仿真天线方向图吴正琳天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。
在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
天线的基本单元就是单元天线。
1、单元天线对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。
对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。
1.1用MATLAB画半波振子天线方向图主要是说明一下以下几点：1、在Matlab中的极坐标画图的方法：polar(theta,rho,LineSpec)；theta：极坐标坐标系0-2*pirho：满足极坐标的方程LineSpec：画出线的颜色2、在方向图的过程中如果rho不用abs(f)，在polar中只能画出正值。
也就是说这时的方向图只剩下一半。
3、半波振子天线方向图归一化方程：Matlab程序：clear alllam=1000;%波长k=2*pi./lam;L=lam/4;%天线臂长theta=0:pi/100:2*pi;f1=1./(1-cos(k*L));f2=(cos(k*L*cos(theta))-cos(k*L))./sin(theta);rho=f1*f2;polar(theta,abs(rho),'b');%极坐标系画图2、线性阵列天线2.1方向图乘积定理阵中第i 个天线单元在远区产生的电场强度为：2(,)ij i i i i ie E K If r πλθϕ-=式中，i K 为第i 个天线单元辐射场强的比例常数，i r 为第i 个天线单元至观察点的距离，(,)i f θϕ为第i 个天线单元的方向图函数，i I 为第i 个天线单元的激励电流，可以表示成为：Bji i i I a e φ-∆=式中，i a 为幅度加权系数，B φ∆为等间距线阵中，相邻单元之间的馈电相位差，亦称阵内相移值。
