(两个辐射单元)偶极子天线阵辐射场图matlab仿真--工程电磁场小论文

研究生课程论文课程名称天线与电波传播授课学期2012 学年至2013 学年第二学期学院电子工程学院专业电子科学与技术学号**********姓名张瑞冬任课教师李自立交稿日期2013.07.10成绩阅读教师签名日期广西师范大学研究生学院制基于Matlab的一种六元天线阵设计与实现摘要：为了研究阵列天线中的线阵和平面阵在相同天线单元的基础上有何优劣，本文分别构造了两个Matlab模型，在同样是六元天线阵的条件下，用相同的参数分别对其进行模拟仿真，然后再对仿真结果进行对比研究，比较二者的差异。

关键字：Matlab仿真天线阵线阵平面阵1. 前言——天线阵的简介天线阵是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。

就发射天线来说，简单的辐射源比如点源，对称振子源是常见的构成阵列天线的辐射源。

它们按照直线或者更复杂的形式，根据天线馈电电流，间距，电长度等不同参数来构成阵列，以获取最好的辐射方向性。

天线阵的阵元不一定相同，但在大多数情况下，采用相同形式的辐射单元。

辐射单元可以是任何形式的天线，例如，对称振子、缝隙、微带天线、螺旋天线等。

天线阵可排成多种几何形状，如线阵、平面阵、共面阵等，线阵是最基本的形式。

2. 阵列模型简介2.1 线阵若天线阵中各个单元天线的类型和取向均相同，且以相等的间隔d 排列在一条直线上。

且各单元天线的电流振幅均为I，相位依次滞后同一数值琢，那么，这种天线阵称为均匀直线式天线阵，如图2-1 所示：图2-1 均匀直线阵由N个辐射元，在一直线上排列。

设P点很远，r d>>，可将各天线元在P点的电场看作方向相同，1,,Nr r与r平行，则：1011Nn nnE E E E E--==+++=∑（2.1.1）再设，线元排列相同，方向性函数相同（()()ϕθϕθ,,0ff n=），各阵元的辐射场比例常数相同，则：()∑-=-±=1,N n njkr n j n n r e f eI K E nnϕθφ()()nnj kd j N n n jkr e I r e kf ϕϕθϕθ±-=-∑=sin sin 1000,()ϕθ,0f r ke jkr -= （2.1.2）（式中，ϕθsin sin 0n n d r r -=）其中：()()()∑-=±⨯=1sin sin 0,,N n j kd j n n eI f f φϕθϕθϕθ为直线阵方向性函数。

偶极子天线辐射场图——MATLAB动态仿真【摘要】天线遍布于生活中的每一个角落，为了更好地学习天线，本文对直线天线的简单模型——半波偶极子进行分析。

应用MATLAB这个学习软件，对偶极子天线进行了动态仿真，通过结果分析，很好地符合书本中的实验结论，对抽象的天线理论很好地结合到了实际理解当中。

【关键字】偶极子天线元辐射场MATLAB动态仿真偶极子（dipole）定义：指相距很近的符号相反的一对电荷或“磁荷”。

在电磁学的概念里，有两种偶极子：电偶极子和磁偶极子。

电偶极子是两个分隔一段距离，电量相等，正负相反的电荷。

应用有偶极子天线。

磁偶极子是一圈封闭循环的电流，例如一个有常定电流运行的线圈，称为载流回路。

偶极子的性质可以用它的偶极矩描述。

电偶极矩由负电荷指向正电荷，大小等于正电荷量乘以正负电荷之间的距离。

磁偶极矩的方向，根据右手法则，是大拇指从载流回路的平面指出的方向，而其它拇指则指向电流运行方向，磁偶极矩的大小等于电流乘以线圈面积。

而将两个辐射单元（天线元或者阵元），也就是偶极子，按照一定方式排列的列阵天线，如果排列在直线上，称线阵天线（图一），如果排列在一个平面上，则称为面阵天线。

而这里媒质是线性的，根据线性系统的叠加定理，列阵天线的辐射场就是这两个天线元辐射场的矢量和。

并且适当地各天线元激励电流的大小和相位，就可以得到所需的辐射特性。

从而也很好地讨论由相似天线元组成的线阵天线的方向性。

偶极子天线用来发射和接收固定频率的信号。

虽然在平时的测量中都使用宽带天线，但在场地衰减和天线系数的测量中都需要使用偶极子天线。

SCHWARZBECK 偶极子天线的频率范围由30MHz~4GHz。

其中的VHAP和UHAP是一套精确偶极子天线，特别适用于场地衰减和天线系数的测量。

同时该天线为日本VCCI等标准机构指定的电波暗室和开阔场场地衰减测量等的唯一专用天线。

该天线为众多实验室所采用，作为实验室的天线标准。

垂直天线实际上是一种偶极子天线。

微波技术与天线作业电工1001，lvypf（12）1、二元阵天线辐射图matlab实现1)matlab程序:theta = 0 : .01*pi : 2*pi; %确定θ的范围phi = 0 : .01*pi : 2*pi; %确定φ的范围f = input('Input f(Ghz)='); %输入频率fc = 3*10^8; %常量clambda = c / (f*10^9); %求波长λk = (2*pi) / lambda; %求系数kd = input('Input d(m)='); %输入距离dzeta = input('Input ζ='); %输入方向系数ζE_theta=abs(cos((pi/2)*cos(theta))/sin(theta))*abs(cos((k*d*sin(theta)+zeta)/2));%二元阵的E面方向图函数H_phi=abs(cos((k*d*cos(phi)+zeta)/2)); %二元阵的H面方向图函数subplot(2,2,1);polar(theta,E_theta);title('F_E_θ')subplot(2,2,2);polar(phi,H_phi);title('F_H_φ');subplot(2,2,3);plot(theta,E_theta);title('F_E_θ');gridxlim([0,2*pi])subplot(2,2,4);plot(phi,H_phi);gridxlim([0,2*pi])title('F_H_φ');2)测试数据生成的图形：a)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0图1，f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0b)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=pi图2，f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=pic)f=2.4Ghz,d=lambda/4,ζ=-pi/2图3，f=2.4Ghz,d=lambda/4,ζ=-pi/22、均匀直线阵matlab实现1)matlab程序：phi = 0 : .01*pi : 2*pi; %确定φ的范围f = input('Input f(Ghz)='); %输入频率fc = 3*10^8; %常量clambda = c / (f*10^9); %求波长λk = (2*pi) / lambda; %求系数kd = input('Input d(m)='); %输入距离dzeta = input('Input ζ='); %输入方向系数ζN = input('Input N=');psai = k*d*cos(phi)+zeta;A_psai = abs((sin(N.*psai./2)./sin(psai./2)))./N;polar(theta,A_psai);title('A_ψ')2)测试数据生成的图形：A.边射阵（ζ=0）a)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0,N=3b)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0,N=4d)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0,N=6f)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=0,N=8B.端射阵（ζ=0）a)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=3b)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=4c)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=5d)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=6e)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=7f)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=-k*d,N=8。

基于matlab的电偶极子和磁偶极子的近场仿真分析
对于电偶极子和磁偶极子的近场仿真分析,可以使用MATLAB中的电磁场仿真工具箱进行模拟。

首先,我们需要构建电偶极子和磁偶极子的模型。

电偶极子和磁偶极子都可以近似为一个“小电荷”和一个“小磁荷”的组合体,其中电偶极子的电荷量为q,分布在距离为d的点P1和P2上,而磁偶极子的磁荷量为m,分布在距离为d的线段上。

其次,我们需要对模型进行参数化处理。

具体来说,我们需要定义电偶极子和磁偶极子的位置、方向和大小等参数,以便进行后续的仿真计算。

然后,我们可以使用MATLAB中的电磁场仿真工具箱中的函数和工具完成具体的仿真计算。

其中,可以使用场源距离远小于波长的近场近似方法进行模拟,计算电磁场分布的幅度和相位等,并将结果可视化输出。

最后,我们可以对仿真结果进行分析,比较不同参数下电偶极子和磁偶极子产生的电磁场分布差异,并进一步优化模型参数和仿真计算方法,以提高模拟精度和可靠性。

实验四 电磁实验仿真 —点电荷电场分布的模拟一. 实验目的电磁场是一种看不见摸不着但又客观存在的物质，通过使用Matlab 仿真电磁场的空间分布可以帮助我们建立场的图景，加深对电磁理论的理解和掌握。

按照矢量分析，一个矢量场的空间分布可由其矢量线（也称力线）来形象表示。

点电荷的电场就是一个矢量场，模拟其电力线的分布可以得到电场的空间分布。

通过本次上机实验希望达到以下目的：1. 学会使用MATLAB 绘制电磁场力线图和矢量图的方法；2. 熟悉二维绘图函数contour 、quiver 的使用方法。

二. 实验原理根据库仑定律，真空中的一个点电荷q 激发的电场3r E q r=v v (高斯制) (1) 其中r 是观察点相对电荷的位置矢量。

考虑相距为d 的两个点电荷q 1和q 2，以它们的中点建立坐标（如图），根据叠加原理，q 1和q 2激发的电场为：12123312r r E q q r r =+v v v (2) 由于对称性，所有包含电荷的平面上，电场的分布一样，所以只需要考虑xy 平面上的电场分布，故121233331212(/2)(/2)ˆˆˆˆ()[]x y E E q x q x q y d q y d E j j r r r r i i -+==++++v (3)其中12 r r ==。

根据电动力学知识（参见谢处方，《电磁场与电磁波》，1.4.1节），电场矢量线（或电力线）满足微分方程： yx E dydx E = (4) 代入(3)式解得电力线满足的方程 1212(/2)(/2)q y d q y d r r C -++= (5) 其中C 是积分常数。

每一个C 值对应一根电力线。

电场的分布也可以由电势U 的梯度(gradient ，为矢量)的负值计算，根据电磁学知识，易知两点电荷q 1和q 2的电势1212q q U r r =+(6)那么电场为 E gradU U =-=-∇v (7)或者 ()(),x y x y E U E U =-∇=-∇ (8)在Matlab 中，提供了计算梯度的函数gradient()。

一种小型化宽频双极化基站天线辐射单元的仿真设计唐雨果【摘要】基于设计一种小型化的宽频双极化基站天线辐射单元的目的,采用减少辐射单元尺寸的方法实现小型化,应用阻抗匹配优化辐射单元的电压驻波比,利用局部不对称设计等优化方法提高交叉极化比和隔离度等参数.通过HFSS软件对天线性能进行了仿真,给出了1.71～2.69 GHz频段的驻波比和隔离度随频率变化的曲线,以及辐射方向图特性参数,最终得到的辐射单元尺寸比常见的宽频双极化基站天线辐射单元尺寸减少32％且性能完全符合移动通信行业标准.%In the paper, a design of a miniaturized broadband dual-polarized dipole base station antenna is presented. The design reduces the radiation unit size to achieve miniaturization, and optimizes the radiation unit voltage standing wave ratio (VSWR) with impedance matching, and adopts partial asymmetry design to improve the isolation and the cross polarization ratio. The paper uses HFSS to simulate the design. The paper presents the VSWR and the isolationcurve in the frequency range of 1.71～2.69 GHz, and presentsradiation pattern characteristics parameters. As a result, the size of the design is reduced by 32％in the same industry standard for mobile communication.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)018【总页数】4页(P143-146)【关键词】基站天线;宽频带;小型化;双极化【作者】唐雨果【作者单位】武汉邮电科学研究院湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN92移动通信技术的发展，给人们带来了好处的同时，也带来了一些技术上的问题，其中之一就是移动通信的制式越来越多。