MF多频天线阵—无损探测的领导者
意大利MF天线阵探测更快速绘图更清晰结果更准确
硬件特点
?高速主机：目前雷达领域处理速度和采集速度最快
的主机，超高的扫描速率满足高速探测。主机能提供
极高的叠加数，对各雷达图的各个深度都能清晰显
示、从而使探测深度达到最大
?可扩展式配置：系统中的天线数量可以任意添
加，用户可根据实际情况设定
?多频天线：每个天线模块包含200MHz 和600MHz
两个频率的天线，实现探测深度和精度达到最完美的
组合
?无线连接：主机和电脑之间为无线连接，电脑单元
可以远离主机进行操作。操作人员可以使用电脑对主
机的工作进行远距离控制
单天线块配置
三天线块配置
双天线块配置完全配置技术参数
数据记录单元松下CF-19军工级笔记本电脑
系统控制单元IDS DAD MCH
扫描速率4761扫/秒
最大通道数16个通道
最大连接天线数16对天线
天线频率200MHz和600MHz
定位系统测距轮或GPS
采集速度4m/s（8个天线同时使用时）
电池持续时间8小时
重量58kg
最大尺寸200×60cm
扫描宽度2m，每个天线的覆盖宽度为52cm
无线连接具有
环境标准IP65
控制单元—FastWave 高速主机
?脉冲重复频率：400KHz
?扫描速率：4761扫/秒
?A/D 转换速率：400KHz
?通道数：16
?采样点数：128~8192
?叠加数：最大至32768
?动态范围：>160dB
?脉冲延时：100毫秒
?分辨率：5psec
?A/D 转换：16bit ?采集速度最快的主机：超高的扫描速率，世界上采集速度最快的主机?多通道主机：真正意义上的多通道主机，一次得到多张雷达图?集成化程度高：扩展式设计，一个连接口可以连接多个天线?体积小巧：世界上多通道主机中体积最小的主机
?处理功能强大：多通道扫描，一次可以完成三维数据的采集及处理?灵活配置：可连接IDS 公司的所有天线及天线阵
?应用领域广：
广泛应用在管线、考古、交通、地质、建筑等领域主机与电脑之间为无线连接
采集速度更快
?扫描速率为4761扫/秒，世界上最快的主机
?在同等参数设置的情况下，采集速度比普通
雷达系统快5到10倍
探测深度更深
?多频率天线组合，探测深度和精度完美组合
?主机叠加数更高，各深度都清晰显示、探测
深度更深
可升级式配置
?可拆卸式结构，天线数量任意调整
?地形的适应性更强，适合各种狭窄空间
自动化程度高
?设备采用无线连接，连接更简便
?一键式操作，简便完成数据采集
?软件可对目标物自动识别，辅助分析和解
释
?自动识别：软件可对目标物进行自动识别，辅助操作者进行数据解释
?二维及三维成图：高清晰的成图效果，便于插入管线等目标物。三维成图效果有利于整个测区情况进行合理把握?多频数据组合：软件对200MHz和
600MHz天线的数据进行自动识别和组合?CAD自动成图：管线或钢筋等目标物的自动识别，并将其排布情况自动导入到CAD
中
自动识别的管线在测区内的位置
二维切片中的管线走向
管线自动识别后成图管线情况自动导入到CAD中
组成三维模型图
?对探测区域进行三维成图，以三维模式查看
?可在三维图中任意插入目标物
CAD数据
?软件与CAD数据构建连接
?管网图或钢筋网图可直接导入到CAD中
?可对目标物添加解释
切片数据
?可查看任意深度的切片图
?把握管线的走向
?便于准确分析目标物大小
CAD效果图
?目标物数据可直接导入到CAD中?以三维CAD模式显示被测区域目标物情况
管线探测
4个双频天线阵组合
2米的扫描宽度，一次得到三维
探测结果。
模块化设计，各种复杂地形都能
够适用
高速处理软件，处理速度更快
CAD数据自动生成
多条剖面数据组合使用，构成三
维探测剖面，准确得到管线的走向
和深度变化
同时探测管线和周边地质情况，
便于对管线进行全方位评估
自动识别管线，更加方便管线的
查找和定位
MF天线阵是一套高精度三维探地雷达，一次扫描覆盖两米宽的范围，完成对公路路基的三维扫描。高频和中频天线的组合能够满足对公路探测对深度和精确度方面的要求。最新研制的高速主机使设备的扫描速度更快、探测更精确，大大地节约了工作时间，提高了工作效率。
?一次探测即可完成三维扫描
?8条数据组合成三位模块
?天线数量可以任意增加或减少
?用户可以查看任意剖面的数据情
况
?天线频率可以调整，高频天线
（1.6GHz、2GHz）能轻松完成公路
层面探测
?路基与路面探测完全同步
?车载进行测试，可进行高速探
测，提高工作效率
?与GPS及视频数据组合
结合公路领域的应用特点，IDS公司研发了GRED/3D软件，将三维软件和层面分析结合起来，同时对公路进行三维和层面分析
?雷达数据批处理，一键完成大量数据处理
?数据间自动组合成三维模型?从各方向查看被测区域雷达图?多种显示模式，灰度、彩色及wiggle等显示模式
?雷达图层面自动追踪
?自动生成层面厚度报表
?自动生成层厚解释图
?与视频数据完全同步
?与GPS数据完全同步
?与地形图信息结合
?三维模式显示超挖或欠挖
?显示钻孔结果
考古探测是目前非开挖探测的难题，使用MF 天线阵即可达到很好的考古探测效果。MF天线阵能完成三维扫描，使用不同深度的三维切片，查
看考古目标物的深度和范围。
T 向测
线
L 向测线网格状
布
置测线开
挖
图
通过查看不同深度的三维切片，可
从中看出整个古墓的外形模型，开挖验证后非常吻合
软件还可以与CAD等软件构建连接，将目标物信息直接导入到
CAD中，形成更加直观的目标图
?目标物情况导入到
CAD中
?形成三维CAD解释图
14元阵列天线方向图及其MATLAB仿真
阵列天线方向图及其MATLAB 仿真 1设计目的 1.了解阵列天线的波束形成原理写出方向图函数 2.运用MATLAB 仿真阵列天线的方向图曲线 3.变换各参量观察曲线变化并分析参量间的关系 2设计原理 阵列天线：阵列天线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。 阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和—矢量和由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。 在本次设计中，讨论的是均匀直线阵天线。均匀直线阵是等间距，各振源电流幅度相等，而相位依次递增或递减的直线阵。均匀直线阵的方向图函数依据方向图乘积定理，等于元因子和阵因子的乘积。 二元阵辐射场： 式中： 类似二元阵的分析，可以得到N 元均匀直线振的辐射场： 令 ，可得到H 平面的归一化方向图函数，即阵因子的方向函数： 式中：ζφθψ+=cos sin kd 均匀直线阵最大值发生在0=ψ 处。由此可以得出 ])[,(212121ζθθθ?θj jkr jkr m e r e r e F E E E E --+=+=12 cos ),(21jkr m e F r E E -=ψ?θθζ φθψ+=cos sin kd ∑-=+-=10)cos sin (),(N i kd ji jkr m e e r F E E ζ?θθ?θ2πθ=)2/sin()2/sin(1)(ψψψN N A =kd m ζ?-=cos
这里有两种情况最为重要。 1.边射阵，即最大辐射方向垂直于阵轴方向，此时 ，在垂直于阵轴的方向上，各元观察点没有波程差，所以各元电流不需要有相位差。 2.端射振，计最大辐射方向在阵轴方向上，此时0=m ?或π，也就是说阵的各元电流沿阵轴方向依次超前或滞后kd 。 3设计过程 本次设计的天线为14元均匀直线阵天线，天线的参数为：d=λ/2，N=14相位滞后的端射振天线。基于MATLAB 可实现天线阵二维方向图和三维方向图的图形分析。 14元端射振天线H 面方向图的源程序为： a=linspace(0,2*pi); b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)-1)*(14/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)-1)*pi/2)*14); polar(a,f.*sin(b)); title('14元端射振的H 面方向图 ，d=/2,相位=滞后'); 得到的仿真结果如图所示： 14元端射振天线三维方向图的源程序为： y1=(f.*sin(a))'*cos(b); z1=(f.*sin(a))'*sin(b); x1=(f.*cos(a))'*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); 2 π?±=m
一种通过组合天线接收无线电信号的接收系统设计方法详解 浮标通信技术是在传统的无线通信技术的基础上发展起来的。自从应用于对潜通信后，浮标通信便开始广泛运用于各国的军事通信中。但是，目前的浮标通信基本还是采用单一的全向天线来实现电磁波的接收，由于浮标一般放置在海平面上，容易受到海浪及潮汐的干扰，很容易使天线发生旋转，有时甚至会发生侧翻或者倒置现象，而传统的全向天线又无法实现信号的可靠接收。为了避免这种现象的发生，本文提出了一种组合天线的设计方法。该组合天线包含两种天线单元：一种为鞭状天线，此天线能够接收水平场的电磁波;另一种为磁感应天线，此天线能够接收垂直电场的电磁波。通过两种天线的组合并利用选频电路和高频放大电路，即可实现信号的可靠接收。 1 组合天线设计 1.1 鞭状天线 鞭状天线又称为接地单极子天线。单极子垂直于地面，把地面假设为理想导体，地的影响可以用其镜像代替，并且仅在地面上半空间存在电磁场。单极地馈天线可以等效为偶极子天线。在浮标通信中，一般把浮标筒表面假设为理想导体。其鞭状天线模型如图1所示。 鞭状天线与偶极子天线相比，其波瓣方向朝行波方向倾斜，最大辐射方向偏了25°，半功率波束宽度由78°减小到60°。同时，与偶极子天线相比，两种天线的上半空间方向函数和方向图相同，同时极化特性、频带特性等都相同。但是，鞭状天线的输入阻抗是偶极子天线的一半，原因主要是激励电压减半而激励电流不变。同时鞭状天线的方向系数是偶极子天线的两倍，且因为场强不变而辐射功率减半，即只在半空间辐射，因此损耗电阻大，辐射效率低。鞭状天线的远场分量Eθ的计算式如下： 本设计采用的鞭状天线长度H为30cm，接收电磁波频率为1.8MHz。经计算可得，鞭状天线的方向性为4.80左右，绝对增益能够达到6dB。通过电磁波的场强分析，此增益基本能够满足远程无线遥控系统的信号接收。
2.3.1 阵列几何图 天线阵可以是各种排列，下图所示分别为圆阵(UCA)、线阵(ULA)、矩形阵(URA)排列方式与空间来波方向关系图，为简化整列分析，假设阵元间不考虑耦合，L 为天线数目，天线间距相等且均为d ，为入射在阵列上的水平波达角，为垂直波达角。 图2- 1 阵列排列方式与空间来波方向的关系 1） 圆阵排列方式的天线响应矢量为： 011cos() cos() cos() cos() (,)[,,...,,...,]l L j j j j T U C A a e e e e ξ?ψξ?ψξ?ψξ?ψ θ?-----= 公 式2- 1 其中2/,0,1,...,1l l L l L ψπ==-为第l 天线阵元的方位角，sin(),w w k r k ξθ=为波 数 2） 线阵排列方式的天线响应矢量为： cos sin (1)cos sin (,)[1,,...,]w w jk d jk d L T U LA a e e ?θ ?θ θ?-= 公式2- 2 3） 矩形阵列方式的天线响应矢量为： (1)()[(1)] (1)[(1)(1)](,)(()())[1,,...,,,,... ,...,,...,] T jv j p v ju j u v u URA N p j u p v j N u j N u p v T a vec a u a v e e e e e e e θ?-++---+-== 公式2- 3 ,N P 分别为x ，y 方向的天线数目，这里设x y d d =， (1)()[1,,...,]ju j N u T N a u e e -=； cos sin w x u k d ?θ=； (1)()[1,,...,]jv j p v T p a v e e -=；
1.1.1.1天线等效接收增益测试系统 （1）用途 用于满足各型有源相控阵雷达天线接收状态天线等效接收增益自动测试与记录。 （2）必要性 第四代防空反导探测制导系统采用固态有源相控阵体制，天线与传统雷达天线的一个显著不同就是引入了有源T/R组件，在接收状态测试时天线系统中包含了R组件的参数。所以进行天线增益测试时，按原来无源天线增益的测试方法得到的结果就是不正确的，必须增加天线等效接收增益测试系统。 （3）工艺对系统的主要性能指标要求 系统主要指标如下所示： 信噪比测试系统可以同时满足4个波段的有源相控阵雷达天线接收增益测试需求； 能完成4个波段雷达发射信号的下变频功能； 能实现通道增益的自动控制，能设置合适通道信噪比； 能通过远程通讯控制设备控制标准信号源输出信号的频率，实现信号源的开关； 能实现阵面天线及标准天线的内部噪声的自动测试，完成通道信噪比测试与记录； 自动测试控制系统根据中频通道采样处理系统采样和处理的数据计算出天线阵面正面等效接收增益；
人机交互界面则可以对测试系统需要的参数进行设置并显示实时的天线增益测量值。 （4）系统组成及工作原理 天线等效接收增益测试系统主要包括雷达发射信号下变频组件、通用中频信号调理组件、中频通道信号采样处理系统、支持无线通讯控制的自动控制测试系统及标准信号源系统。其原理组成框图如下图所示： 图错误！文档中没有指定样式的文字。-1 天线等效接收增益测试系统原 理及组成框图 天线等效接收增益测试系统主要构成如下：
本振信号源； 无线通讯设备； 各波段一体化雷达信号下变频组件； 中频信号调理组件； 中频通道信号采样处理系统； 自动测试控制系统（含软件）； 人机交互系统。 理想情况下，被测天线被与其极化匹配的平面波所照射，并在匹配负载上测量接收功率。在其它条件相同的情况下，用增益标准天线替换被测天线，并再次测量进入其匹配负载的接收功率。雷达天线比较增益测量工作原理如下图所示。 T P S P 表 错误！文档中没有指定样式的文字。-1 雷达天线比较增益测量工作原 理 有弗里斯传输公式可得出分贝表示的被测天线的功率增益 ()T dB G ：
天线阵代码 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y3=abs(y3); r3=max(y3); %归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %--------------------- %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W);
1.接收天线： GPS 接收机处理卫星信号的首个部件。它将接收到的GPS 卫星所发射的电磁波信号转化成电压或电流信号，以供接收机射频前端摄取与处理。 一、自由空间传播公式： 1.GPS 卫星对调制有C/A 码的L1载波信号的发射功率为26.8W 。所谓的信号及其功率是指载波信号及其功率，伪码与数据吗体现为信息而非能量。 2.为了提高信号发射功率，卫星天线在设计上通常使其信号发射具有一定的指向功能，即原本散发到天线四周各个方向上的信号功率被集中起来朝向地球发射，天线的这种指向性称为增益，在不同方向上，天线有着不同大小的增益值。 电磁波能量的自由空间传播 3.接收天线单位面积上所拦截的卫星信号功率【功率流密度】：2 =4T T P G d ψπ；T P :卫星信号的发射功率；T G 卫星天线在某一方向上的增益；d 为卫星与接收点的距离。 4.用来接收信号的接收天线也有一定的指向性：若接收天线在某一方向上的有效接收面积为R A ，则接收天线的相应增益为24R R A G πλ=,λ为信号波长。在信号发射端：24T T A G πλ= 5.天线设计的基本规则：天线越大。增益越高。对同一天线，载波信号的波长越短或频
率越高，则天线增益就越高。 6.在接受点R 处卫星的信号功率流密度为ψ，有效接收面积为R A ，所以在接收点R 处的接收天线所接收到的卫星信号功率为R P ：反映信号的绝对强度。通常用接收机所支持的最低接收信号功率值来衡量接收机的信号捕获与跟踪灵敏度。 7.自由空间传播公式.2222 44T T R T T R R R P G G P A A P A d d λψππλ===;将上式用分贝表示【链路功率】20lg 4R T T R A P P G G L d λπ??=+++- ???;20lg 4d λπ?? ??? 表示自由空间传播损耗，其与传播距离有关，仰角为90 的卫星离地面观察点约为20190km ，仰角为的0 卫星离地面观察点 约为25785km ，所以在这两个观察点处观察同一颗卫星时，不同长短的传播距离会造成约 2.1dB 的信号接收功率差异。作为CDMA 系统的一种，GPS 希望不同仰角方向上的各个卫星信号在到达地面时有着大体相胡接近的信号接收强度，以降低接收机处理信号时发生相互干扰的可能性。为了补偿由于不同长短的传播距离会造成的信号接收功率差异，卫星天线在设计上让其信号发射中心方向上的增益略小于周边的增益。在GPS 卫星天线增益模式和信号传播距离的双重作用下，地面上接收到的卫星信号功率在卫星仰角大约为40 时最强。卫星天线只要13.88 的α角就能将其信号覆盖全球。在实际中，卫星天线发射L1载波信号的α角为21.3 ，于是在高空中飞行的飞机也能接受到GPS 卫星信号。A L 表示约为2dB 的大气损耗。 二、信噪比与载噪比 1.信号接收功率的强弱并不能完整的用来描述信号的清晰程度或者质量好坏。通常用信噪比来衡量。R P SNR N =.没有单位。 2.由于带电粒子的热运动会形成热噪声。通常将噪声功率N 用一个大小相同的热噪声功率所对应的噪声温度T 来等价的描述：n N kTB =:n B 表示噪声带宽：其通常指代单边频谱带宽值。k=1.382310/J K -?。N 与SNR 均与噪声带宽有关。所以在给出信噪比时，一定要指出其所用的噪声带宽值。 3.载噪比：0C N ,其大小与接收机所采用的噪声带宽有关，这有利于不同接收机之间的性能比较。00R P C N N =,；0N kT =；通常将02 N 称为噪声频谱功率密度，12用来强调此噪声频谱功率密度指代单边。 4.噪声功率0022 n n n N N kTB B N B === 5.信噪比与载噪比的关系0n C N SNR B =?；0N 的典型值为-205dBW/Hz 。 6.环境温度的默认值：290K （16.85摄氏度）。若以此作为噪声基低，则在2MHz 带宽内的噪声功率一般为-141dBW 。
天线阵代码 .pudn./downloads164/sourcecode/math/detail750575.htm l 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y3=abs(y3);
r3=max(y3); %归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %--------------------- %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W); z2=(1/2).*(W); W1=sin(z1)./(N1.*sin(z2)); %非归一化的阵因子K1 K1=abs(W1); %---------------------- W=a+(beta.*d.*cos(t));
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f c = 3*10^8; %常量c lambda = c / (f*10^9); %求波长λ k = (2*pi) / lambda; %求系数k d = input('Input d(m)='); %输入距离d zeta = input('Input ζ='); %输入方向系数ζ E_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'); grid xlim([0,2*pi]) subplot(2,2,4); plot(phi,H_phi); grid xlim([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=0 b)f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=pi 图2，f=2.4Ghz,d=lambda/2,ζ=pi
1 绪论 1．1 引言 进入21世纪以来，随着无线移动用户数的急剧增加、用户对各种实时多媒体业务需求的不断增长、以及互联网技术和各种简短无线通信技术的迅猛进步，无线通信已成为当今世界最活跃的科研领域之一[1]。它突破了有线通信的物理限制，使得用户可以自由地在任何无线电波能够到达的地方进行通信，这大大拓展了通信的空间和活力。 但同时，随着全球移动通信用户的不断增多，人们对于无线语音系统和高速数据传输的需求也在不断增长，这就需要更高速率的无线链路的支持。然而随着各种通信业务和宽带数据业务的不断发展，无线资源，尤其是频谱资源变得越来越紧张，如何高效地利用这些有限的通信资源，并提供高速率、高性能的数据传输能力成为无线通信新技术发展的焦点所在。 在这种背景下，产生了多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple- Output）的通信系统。多输入多输出技术作为近年来无线通信领域中一项突破性的技术，在无线通信系统收发两侧同时配置多个天线，通过充分利用信道的空间特性，可以再不增加系统带宽和天线总发送功率的情况下，可有效对抗无线信道衰落的影响，大大提高系统的频谱利用率和信道容量，已经吸引了人们广泛的研究兴趣。在MIMO提出后的短短几年时间内，随着贝尔实验室基于贝尔实验室分层空时（BLAST）[4]技术MIMO系统的演示成功，及其在各种无线通信国际标准中不断崭露头角，人们有足够的理由相信，该项技术将成为下一代无线通信系统中的一项关键技术[2]。 MIMO作为一项新技术，应用于无线通信系统中，可从发送端、信道、接收端三个方面对其进行研究，并将其关键核心技术分为三个部分[3]：多天线空时编码、MIMO无线信道建模和接收机设计。本文主要对MIMO无线通信系统中的BLAST系统的接收机设计进行分析和研究，深入比较了几种经典的和最新的信号检测技术，从复杂度和误码率两个角度比较，以提高通信系统的整体性能。 1.2 多天线系统通信系统简介 1.2.1 多天线系统的发展历史 人类采用通信的历史可一直追溯到遥远的古代。但直到19世纪末，人们还是采用十分直观地方式实现简单的信息传输。1864年，英国物理学家麦克斯韦创造性地总结
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*pi rho：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 all lam=1000;%波长 k=2*pi./lam;
1.华达公司天线接收系统配置及技术指标： 2.技术规格 Ku频段天线（直径≥1.2m，其中新疆和兵团的556台直径应≥1.8m）一般要求：
抗风能力：8级风能正常工作 10级风降精度工作 12级风不破坏 环境温度：-40～60℃ 相对温度：5%～95% 气压： 86～106Kpa 加装避雷设施，具有保护环境安全、人员安全、信号系统安全的防雷击功能。 电性能要求 接收频段：11.7～12.75GHz 增益G0：Ф=1.2m (偏馈) G>41.5dB 驻波系数：≤1.35 交叉极化隔离度：≥30dB 第一旁瓣电平：≤-12dB 材质要求 玻璃钢(模压、高精度)厚度≥3mm；铝合金材质面板厚度≥1.5mm 机械性能要求 配有一体化高频头支架 配有多种固定方式天线支架（立柱直径>75mm,高度≥80cm），25×25以上角钢底座 易于安装调试，天线固定后，可根据需要进行方位和俯仰的调整 天线调整范围：方位转动0～3600 俯仰转动50～850 双线极化馈源与LNB一体化高频头，须为国家定点生产企业的产品。 输入频率：12.25～12.75GHz，具备水平垂直线极化可电动调整（13V /18V）
输出频率：950～2150MHz 振幅/频率特性：±5 dB（全频段） 带内任意接收频道内增益波动：±2 dB（任一转发器带宽内） 功率增益：≥60 dB 噪声系数：≤ 0.7dB 本振相位噪声：≤-70dBc/Hz（1kHz） ≤-90dBc/Hz（10kHz） 输入端口：馈源端口（密封） 输出端口： 75Ω , FL10-75ZY 工作电压： 12～20V DC直流：≤250MA 功分器 类型：无源方式 频率范围： 950～2150MHz 连接端口： FL10-75ZY（输入、输出） 输入/输出: 1入/4出，路路供电 隔离度：≥20 dB 接入损耗：≤7.0 dB 回波损耗：≥17 dB（输入口和输出口） 所有输出口都具有独立Power Pass功能 高频电缆 室外同轴电缆要具有国家有线设备入网证书；采用SYWY-75-5（室外型）或同规格以上产品。 阻抗：75±2.5(Ω)
1.均匀线阵方向图 %8阵元均匀线阵方向图，来波方向为0度 clc; clear all; close all; imag=sqrt(-1); element_num=8;%阵元数为8 d_lamda=1/2;%阵元间距d与波长lamda的关系 theta=linspace(-pi/2,pi/2,200); theta0=45/180*pi;%来波方向(我觉得应该是天线阵的指向) %theta0=0;%来波方向 w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*[0:element_num-1]'); for j=1:length(theta) %(我认为是入射角度，即来波方向,计算阵列流形矩阵A) a=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:element_num-1]'); p(j)=w'*a; %(matlab中的'默认为共轭转置，如果要计算转置为w.'*a) end figure; plot(theta,abs(p)),grid on xlabel('theta/radian') ylabel('amplitude') title('8阵元均匀线阵方向图') 见张小飞的书《阵列信号处理的理论和应用2.3.4节阵列的方向图》
当来波方向为45度时，仿真图如下： 8阵元均匀线阵方向图如下，来波方向为0度，20log（dB）
随着阵元数的增加，波束宽度变窄，分辨力提高：仿真图如下：
2.波束宽度与波达方向及阵元数的关系clc clear all close all ima=sqrt(-1);
阵列天线方向图的MATLAB 实现课程名称：MATLAB程序设计与应用任课教师：周金柱 班级：04091202 姓名：黄文平 学号：04091158 成绩：
阵列天线方向图的MATLAB 实现 摘要：天线的方向性是指电磁场辐射在空间的分布规律，文章以阵列天线的方向性因子F（θ，φ）为主要研究对象来分析均匀和非均匀直线阵天线的方向性。讨论了阵列天线方向图中主射方向和主瓣宽度随各参数变化的特点，借助M ATLAB绘制出天线方向性因子的二维和三维方向图，展示天线辐射场在空间的分布规律，表现辐射方向图的特点。 关键词：阵列天线;;方向图；MATLAB 前言： 天线是发射和接收电磁波的重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。不同用途的天线要求其有不同的方向性，阵列天线以其较强的方向性和较高的增益在工程实际中被广泛应用。因此，对阵列天线方向性分析在天线理论研究中占有重要地位。阵列天线方向性主要由方向性因子F（θ，φ）表征，但F（θ，φ）在远区场是一组复杂的函数，如果对它的认识和分析仅停留在公式中各参数的讨论上，很难理解阵列天线辐射场的空间分布规律[ 1 ]。MATLAB以其卓越的数值计算能力和强大的绘图功能，近年来被广泛应用在天线的分析和设计中。借助MATLAB可以绘制出阵列天线的二维和三维方向图，直观地从方向图中看出主射方向和主瓣宽度随各参数的变化情况，加深对阵列天线辐射场分布规律的理解。 1 均匀直线阵方向图分析 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1 所示[ 2 ]: 均匀直线阵归一化阵因子为[ 3 ]： Fn（θ，φ）是一个周期函数，所以除§= 0 时是阵因子的主瓣最大值外，§= ±2 mπ
阵列天线方向图及其MATLAB 仿真 1设计目的 1.了解阵列天线的波束形成原理写出方向图函数 2.运用MATLAB 仿真阵列天线的方向图曲线 3.变换各参量观察曲线变化并分析参量间的关系 2设计原理 阵列天线：阵列天线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。 阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和—矢量和由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。 在本次设计中，讨论的是均匀直线阵天线。均匀直线阵是等间距，各振源电流幅度相等，而相位依次递增或递减的直线阵。均匀直线阵的方向图函数依据方向图乘积定理，等于元因子和阵因子的乘积。 二元阵辐射场： 式中： 类似二元阵的分析，可以得到N 元均匀直线振的辐射场： 令 ，可得到H 平面的归一化方向图函数，即阵因子的方向函数： ])[,(212121ζθθθ?θj jkr jkr m e r e r e F E E E E --+=+=12 cos ),(21jkr m e F r E E -=ψ?θθζ φθψ+=cos sin kd ∑-=+-=10)cos sin (),(N i kd ji jkr m e e r F E E ζ?θθ?θ2 πθ=) 2/sin() 2/sin(1)(ψψψN N A =
式中：ζφθψ+=cos sin kd 均匀直线阵最大值发生在0=ψ 处。由此可以得出 这里有两种情况最为重要。 1.边射阵，即最大辐射方向垂直于阵轴方向，此时 ，在垂直于阵轴的方向上，各元观察点没有波程差，所以各元电流不需要有相位差。 2.端射振，计最大辐射方向在阵轴方向上，此时 0=m ?或π，也就是说阵的 各元电流沿阵轴方向依次超前或滞后kd 。 3设计过程 本次设计的天线为14元均匀直线阵天线，天线的参数为：d=λ/2，N=14相位滞后的端射振天线。基于MATLAB 可实现天线阵二维方向图和三维方向图的图形分析。 14元端射振天线H 面方向图的源程序为： a=linspace(0,2*pi); b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)-1)*(14/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)-1)*pi/2)*14); polar(a,f.*sin(b)); title('14元端射振的H 面方向图 ，d=/2,相位=滞后'); 得到的仿真结果如图所示： kd m ζ?-=cos 2π ?±=m
天线阵代码 http://pudn/downloads164/sourcecode/math/detail750575.html 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y3=abs(y3); r3=max(y3);
%归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W); z2=(1/2).*(W); W1=sin(z1)./(N1.*sin(z2)); %非归一化的阵因子K1 K1=abs(W1); W=a+(beta.*d.*cos(t)); z3=(N2/2).*(W); z4=(1/2).*(W); W2=sin(z3)./(N2.*sin(z4)); %非归一化的阵因子K2
山东科技大学通信工程系 创新性实验设计报告 实验项目名称Matlab仿真天线阵的方向图及半功率宽度 组长姓名学号 手机 Email 成员姓名＿＿＿＿学号＿＿ 成员姓名＿＿＿＿学号＿＿ 专业通信工程班级 09—3 指导教师及职称 开课学期 2011 至 2012 学年＿ 2 ＿学期 提交时间 2012 年 7 月 13 日 一、实验摘要
熟悉课本第183页直线等距（LES）天线阵列的基本原理； 熟悉常用的算法，包括最小均方计算（LES），递归最小平方计算（RLS）和恒模算法（CMA）。 能够利用matlab软件仿真天线阵列的方向图，并且利用matlab计算其半功率宽度。 二、实验目的 1. 了解只能天线的组成，并能对天线矩阵进行分析 2. 运用MATLAB仿真阵列天线的方向图曲线 3. 变换各参量观察曲线变化并分析参量间的关系 4. 利用matlab计算LES阵列的半波宽度。 三、实验设计方案 1、实验原理 1. 阵列天线：阵列天线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。 阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和—矢量和由 于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天 线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。
2.方向图原理：对于单元数很多的天线阵，用解析方法计算阵的总方向图相当繁杂。假如一个多元天线阵能分解为几个相同的子阵，则可利用方向图相乘原理比较简单地求出天线阵的总方向图。一个可分解的多元天线阵的方向图，等于子阵的方向图乘上以子阵为单元 阵列天线 天线阵的方向图。这就是方向图相乘原理。一个复杂的天线阵可考虑多次分解，即先分解成大的子阵，这些子阵再分解为较小的子阵，直至得到单元数很少的简单子阵为止，然后再利用方向图相乘原理求得阵的总方向图。这种情况适应于单元是无方向性的条件，当单元以相同的取向排列并自身具有非均匀辐射的方向图时，则天线阵的总方向图应等于单元的方向图乘以阵的方向图。 2、实验内容 假设阵元间距为波长的一半，天线元数目5个，导引向量a（0,0）； （1）仿真天线阵方向图实验主程序 thita=linspace(0,2*pi; fiai=0; lamda=0.4; d=lamda./2; beta=2.*pi./lamda; thita1=pi/6;
clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; % 馈电相位差 i=1; % 天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f d=lambda/2; beta=2 、 *pi/lambda; W=-2*pi:0 、 001:2*pi; y1=sin((N1 、 *W 、 /2)) 、 /(N1 、 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2 、 *W 、 /2)) 、 /(N2 、 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3 、 *W 、 /2)) 、 /(N3 、 y3=abs(y3); r3=max(y3); %归一化阵因子绘图程序 figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; % 阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2 波长,a= n /2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; % 阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2 波长,a= n /2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; % 化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2 波长,a= n /2') % --------------- %只有参数N 改变的天线方向 图 t=0:0 、0 1 :2*pi; W=a+(beta 、*d 、*cos(t)); z1=(N1/2) 、*(W); z2=(1/2) 、*(W); W1=sin(z1) 、/(N1 、*sin(z2)); % 非归一化的阵因子 K1 K1=abs(W1); % --------------- 天线阵代码 波长 *(sin(W 、/2))); % *(sin(W 、/2))); % *(sin(W 、/2))); % 归一化阵因子 归一化阵因子 归一化阵因子 绘出N=4等幅等矩阵列的归一化 绘出N=8等幅等矩阵列的归一化 绘出N=12等幅等矩阵列的归一
matlab仿真天线阵代码 天线阵代码 tail750575.html 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子y3=abs(y3); r3=max(y3);
%归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一 化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %--------------------- %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W); z2=(1/2).*(W); W1=sin(z1)./(N1.*sin(z2)); %非归一化的阵因子K1 K1=abs(W1); %---------------------- W=a+(beta.*d.*cos(t)); z3=(N2/2).*(W); z4=(1/2).*(W); W2=sin(z3)./(N2.*sin(z4)); %非归一化的阵因子K2 K2=abs(W2); %------------------------- W=a+(beta.*d.*cos(t)); z5=(N3/2).*(W);
方向图 clear lamda=10;%自由空间的波长 n=1.125; l=n*lamda; k=2*pi/lamda;%自由空间的相移常数 theta0=[0.0001:0.1:360]; theta=theta0*pi/180; for i=1:length(theta0) fe(i)=abs((cos(k*l*cos(theta(i)))-cos(k*l))/sin(theta(i))); % fh(i)=1-cos(k*l); end % figure polar(theta,fe/max(fe)); xlabel('l=1.125λ'); % figure % polar(theta,fh/max(fh)); 辐射阻抗 clear lamda=10;%自由空间的波长 n=0.1:0.01:0.9; l=n*lamda; k=2*pi/lamda;%自由空间的相移常数 gama=0.5772156; for i=1:length(n) Rr1(i)=sin(2*k*l(i))*(Si(4*k*l(i))-2*Si(2*k*l(i))); Rr2(i)=cos(2*k*l(i))*(gama+log(k*l(i))+Ci(4*k*l(i))-2*Ci(2*k*l(i))); Rr3(i)=2*(gama+log(2*k*l(i))-Ci(2*k)); Rr(i)=(Rr1(i)+Rr2(i)+Rr3(i))*30; end plot(n,Rr) 阻抗特性 clc clear lamda=100;%自由空间的波长 n=0.1:0.01:0.9; l=n*lamda; a=[30,300,3000];%l和a的比值 k=2*pi/lamda;%自由空间的相移常数 gama=0.5772156; for j=1:length(a) for i=1:length(n) Rr1(i)=sin(2*k*l(i))*(Si(4*k*l(i))-2*Si(2*k*l(i))); Rr2(i)=cos(2*k*l(i))*(gama+log(k*l(i))+Ci(4*k*l(i))-2*Ci(2*k*l(i)));