矩量法模拟八木天线电流分布及方向图_木子Lee

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矩量法模拟八木天线电流分布及方向图

(2017-07-08 20:53:21)

标签：

八木天线

矩量法

天线模拟

分类：电磁波与雷达

To learn, to share, to debate, then comes progress.

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设计一八木天线，振子数目为4，长度分别为：反射器长度0.39，主馈振子长度0.356，引向器长度均为0.3；反射器和主馈振子的距离0.265，主馈振子和第一引向器的距离0.2575，第一引向器和第二引向器的距离0.225。天线工作频率为400MHz，各振子分段数为9。

利用矩量法模拟该天线的电流分布，并绘制方向图。

clear;

close all

f=400*10^6;%工作频率

lambda=3*10^8/f;%波长

omega=2*pi*f;%角频率

mu=4*pi*10^(-7);%磁导率

epsilon=8.854*10^(-12);%介电常数

k=2*pi/lambda;%波数

lr=0.39;%反射器长度

l1=0.356;%主馈振子长度

l2=0.3;%第一引向器长度

l3=0.3;%第二引向器长度

N=9;%每根振子分9段

NN=4*N;%所有振子总段数

dr=0.265;%反射器和主馈振子的距离

d1=0.2575;%主馈振子和第一引向器的距离

d2=0.225;%第一引向器和第二引向器的距离

deltar=lr/N;%反射器每段长度

delta0=l1/N;%主馈振子每段长度

delta1=l2/N;%第一引向器每段长度

delta2=l3/N;%第二引向器每段长度

a=0.005;%振子半径

x=zeros(1,NN);

y=zeros(1,NN);

z=zeros(NN);

zup=zeros(NN);

zdown=zeros(NN);

Z=zeros(NN);%广义阻抗

V=zeros(NN,1);%广义电压

%反射器坐标

y(1)=-dr;

zup(1)=lr/2;

z(1)=zup(1)-deltar/2;

zdown(1)=z(1)-deltar/2;

for i=1:N-1

y(i+1)=y(i);

zup(i+1)=zup(i)-deltar;

z(i+1)=z(i)-deltar;

zdown(i+1)=zdown(i)-deltar;

end;

%主馈振子坐标

y(N+1)=0;

zup(N+1)=l1/2;

z(N+1)=zup(N+1)-delta0/2;

zdown(N+1)=z(N+1)-delta0/2;

for i=N+1:2*N-1

y(i+1)=y(i);

zup(i+1)=zup(i)-delta0;

z(i+1)=z(i)-delta0;

zdown(i+1)=zdown(i)-delta0;

end;

%第一引向器

y(2*N+1)=d1;

zup(2*N+1)=l2/2;

z(2*N+1)=zup(2*N+1)-delta1/2;

zdown(2*N+1)=z(2*N+1)-delta1/2;

for i=2*N+1:3*N-1

y(i+1)=y(i);

zup(i+1)=zup(i)-delta1;

z(i+1)=z(i)-delta1;

zdown(i+1)=zdown(i)-delta1;

end;

%第二引向器

y(3*N+1)=d1+d2;

zup(3*N+1)=l3/2;

z(3*N+1)=zup(3*N+1)-delta2/2;

zdown(3*N+1)=z(3*N+1)-delta2/2;

for i=3*N+1:4*N-1

y(i+1)=y(i);

zup(i+1)=zup(i)-delta2;

z(i+1)=z(i)-delta2;

zdown(i+1)=zdown(i)-delta2;

end;

%计算广义阻抗矩阵

for m=1:NN

for n=1:NN

h=(zup(n)-zdown(n))/800;

for t=zdown(n):h:zup(n)

R=sqrt((z(m)-t)^2+(y(m)-y(n))^2+a^2);

Z(m,n)=Z(m,n)+1/(4*pi*1i*omega*epsilon)*exp(-1i*k*R)/(R^5)*((1+1i*k*R)*(2*R^2-3*a^2)+(k*a*R)^2)*h;

end

%广义电压矩阵

V(14)=50;

%计算广义电流矩阵

I=Z^(-1)*V;

figure

plot(abs(I),'linewidth',2)

title('八木天线电流分布')

theta=0:pi/100:2*pi;%画E面方向图

FE=zeros(1,length(theta));

for m=1:length(theta)

FE(m)=0;

for n=1:NN

if n<=N

dL=deltar;

elseif n>N&n<=N*2

dL=delta0;

elseif n>2*N&n<=N*3

dL=delta1;

else

dl=delta2;

end

FE(m)=FE(m)+I(n)*exp(1i*k*y(n)*sin(theta(m))+z(n)*cos(theta(m)))*dL*(-sin(theta(m)));

end

FE=abs(FE);

FE1=FE/max(FE);

figure

gh=polar(theta,FE1);

set(gh,'linewidth',2)

title('八木天线E面方向图')

theta=pi/2;%画H面方向图

phi=0:pi/100:2*pi;

FH=zeros(1,length(phi));

for m=1:length(phi)

FH(m)=0;

for n=1:NN

if n<=N

dL=deltar;

elseif n>N&n<=N*2

dL=delta0;

elseif n>2*N&n<=N*3

dL=delta1;

else

dL=delta2;

end

FH(m)=FH(m)+I(n)*exp(1i*k*(y(n)*sin(theta)*sin(phi(m))+z(n)*cos(theta)))*dL*(-sin(theta));

end

FH1=abs(FH);%方向图函数

FH1=FH1/max(FH1);%归一化方向图函数

figure

gh=polar(phi,FH1);

set(gh,'linewidth',2)

title('八木天线H面方向图')

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