MATLAB在天线方向图中的应用与研究

创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald231DOI:10.16660/ki.1674-098X.2010-5640-6395MATLAB仪器控制工具箱在天线实验教学中的应用①林铭团* 毋召锋(国防科技大学电子科学学院 湖南长沙 410073)摘 要：本文根据天线理论课程与实验课程的自身特点，利用MATLAB的仪器控制工具箱，设计了一种简单的微波天线测量系统，将仪器控制工具箱应用到天线的实验教学中。

通过指导学生设计微波天线测量系统并完成天线方向图和驻波等参数的测量，增强学习兴趣，加深学生对天线方向图的理解，培养其自主设计、测试天线的能力，为后续课程或从事天线技术领域的工作打下良好的基础。

关键词：天线技术 MATLAB 实验教学 天线测量中图分类号：TN820；G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)10(b)-0231-03Application of MATLAB Instrument Control Toolbox in AntennaExperiment TeachingLIN Mingtuan * WU Zhaofeng(College of Electronic Science, National University of Defense and Technology, Changsha, Hunan Province,410073 China)Abstract: According to the characteristics of antenna theory and experiment course, a simple microwave antenna measurement system is designed by using the instrument control toolbox of MATLAB. The instrument control toolbox is applied to the antenna experiment teaching. Through guiding students to design microwave antenna measurement system and complete the measurement of antenna pattern and ref lection coefficient, students' interest in learning and understanding of radiation pattern can be enhanced and deepened. And their ability to design and test antenna independently is cultivated, which lays a good foundation for subsequent courses or work in antenna technology field.Key Words: Antenna technology; MATLAB; Experimental teaching; Antenna measurement①通信作者：林铭团（1989—），男，汉族，福建南安人，博士，讲师，研究方向为电磁场与微波技术。

双极天线方向图仿真实验报告（B5）天线与电波传播实验报告级队区队学员姓名学号实验组别3同组人无实验日期实验成绩实验项目：双极天线方向图仿真实验实验目的：1.熟悉matlab 的使用。

2．加深对双极天线工作原理的理解；3．理解双极天线的方向性及天线臂长、架设高度对天线方向性的影响；实验器材：计算机一台、matlab 软件。

实验原理阐述、实验方案：双极天线可以理解成架设在地面上的对称振子，因此，研究双级天线的性质（这里主要指方向性）可以分两步进行。

1．对称振子的方向性（1）电基本振子的远区辐射场如果对称振子的电流分布已知，则由电基本振子的远区辐射场表达式沿对称振子几分，就可以得到对称振子的辐射场表达式。

电基本振子的远区（满足kr>>1，即πλ<<2r ）辐射场表达式如下：====θλπ=θλ=?θ-θ-?0E E H H e sin r Il 60j E e sin r 2Il jH r r jkr jkr （1-1）式中：I——电基本振子的电流；l——电基本振子的长度；r——远区中一点到电基本振子的距离。

根据远区辐射场的性质可知，Eθ和Hφ的比值为常数（称为媒质的波阻抗），所以，在研究天线的辐射场时，只需要讨论其中的一个量即可。

通常总是采用电场强度作为分析的主体。

（2）对称振子的电流分布如果将细对称振子看成是末端开路的传输线张开形成，则细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布。

以振子中心为原点，忽略振子损耗，则细对称振子的电流分布为：≤+≥-=-=0z )z l (k sin I 0z )z l (k sin I )z l (k sin I )z (I m mm （1-2）（3）对称振子的辐射场及方向函数已知对称振子的电流分布后，将电基本振子的远区电场表达式沿对称振子进行积分，就可以得到对称振子的远区电场表达式。

图1双极天线及其坐标建立上图的坐标系，即可得到对称振子的辐射场表达式：dz e )z l (k sin sin re I 60j )(E cos jkz l l jkr m θ--θ?-θλπ=θjkr m e sin )kl cos()coskl cos(I 60j -θ-θλ=（1-3）根据方向函数的定义，对称振子的方向函数如下：θ-θ=θ=θθsin )kl cos()cos kl cos(r /I 60)(E )(f m （1-4）2．地面的影响当天线并非架设在自由空间中，而是架设在地面上时，地面将对天线的辐射场产生影响。

MATLAB在天线方向性教学中的应用Abstract According to the characteristics of antennas and propaga-tion course， around the aim of course construction，starting from optimizing the teaching method， MATLAB will be introduced to the antenna and propagation in course teaching. The direction is drawn through MATLAB antenna to analyze the antenna as an example to illustrate this. In practice， the application of MATLAB in the teaching， not only can analyze the directivity of the antenna through the pattern better， but also can promote the teaching of basic construction.1 前言天线方向性是天线分析的重要部分，通常可以从方向函数、方向图和方向系数三个方面考查。

理论分析多采用方向函数，工程上看方向图比较直观，如果只允许用一个数字描述天线方向性的强弱，则非方向系数莫属。

由于电磁理论比较抽象，空间概念难以想象，尽管方向函数概念清晰，且根据方向函数可确定主波束最大辐射方向、半功率点、主瓣张角、副瓣等参数，但公式推导较为繁琐，并且难以获得空间上的理解，手工绘制方向图不仅比较困难，而且还不够准确，只能定性描述。

要想对天线的方向性获得直观深入的理解，最佳方法莫过于“形”与“式”的结合。

“形”便是分量方向图和三维方向图，“式”便是方向函数与方向系数。

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。

MATLAB在天线方向图中的应用与研究王曼珠1,张民1,崔红跃2(1.北京电子科技学院　通信工程系,北京100070;2.中国民用航空大学,天津300300)ª摘　要:以天线方向图函数为例,分析了对称阵子天线、阵列天线方向图函数F(H,U)随各参量变化的规律以及二维图形的特点,并讨论了直线天线阵(单向端射阵)的最大辐射方向和主瓣宽度随各参量变化的二维、三维图形特点。

借助M AT LAB的绘图功能,对各种天线的方向图函数的二维、三维图形进行研究,可以观察到天线辐射场在不同方向的辐射能量分布,直观清楚地表现出辐射方向图的特点。

关键词:天线;M AT LAB;辐射方向图中图分类号:TN820.1+2;TP391.77 文献标识码:A文章编号:1008-0686(2004)04-0024-04The Application and Study of Antenna Radiation Pattern Based on MATLABWANG Man-zhu1,ZHANG Zhe-min1,C UI Hong-yue2(1.Dep t.of Communication Eng ineer ing B eij ing E le ctronic S cience&T echnology I nstitute,B eij ing100070,China;2.Civ il A viation Unive rsity of China,T ianj ing300300,China)Abstract:This paper takes the antenna radiation pattern as an exam ple,and analy zes the rules of the function F(H,U)varg ing w ith the par am eters for the dipole and antenna ar rays r adiation pattern,as w ell as the characteristic of the tw o-dimensio nal fig ure.In addition,w e discuss the characteristics of the two and thr ee-dimensional fig ure when the max imum radiation and the width o f m ajo r lobe vary s w ith the param eters in the end-fire array.It introduces the w ay of plo tting co mplicated antenna directional r adiation pattern of two and three-dim ensional figure w ith the help of plo tting functions of MAT LAB,the radiating energy distribution of the antenna radiation field in different directions can be observed from r adiation pattern of the antenna,and the characteristic of the radiation pattern can be sho w n clearly.Keywords:antenna;M AT LA B;radiation pattern 天线的远区场分布是一组复杂的函数,分析不同天线的辐射场可从中得到该天线的各种重要性能参数。

智能天线自适应算法MATLAB仿真分析与研究智能天线自适应算法是一种应用于通信系统的技术，可以根据环境条件和通信需求自动调整天线的参数和特性，以提高信号质量和系统性能。

在毕业设计中，可以通过进行MATLAB仿真分析和研究来验证智能天线自适应算法的有效性和优势。

首先，可以利用MATLAB软件搭建智能天线自适应算法的仿真平台。

通过编写相关的代码和程序，实现自适应算法的各个模块，并将其整合在一起，形成完整的仿真系统。

在仿真平台中，可以模拟不同的通信环境，例如不同的信道模型、信号干扰等，以及不同的通信需求，例如多用户通信、高速数据传输等。

其次，可以利用仿真平台进行各种不同场景下的仿真实验，并对实验结果进行分析和研究。

可以通过改变算法的参数设置、调整天线的指向性和增益、改变信号的传输方式等来观察系统性能的变化。

可以比较智能天线自适应算法与传统固定天线的性能差异，并分析其优缺点。

在仿真实验中，可以采用常用的性能指标来评估系统的性能，例如误码率、信号-to-干扰比、比特错误率等。

可以绘制相关的曲线图来直观地展示系统性能的变化趋势，并进行定量分析。

此外，还可以分别对自适应算法的不同模块进行性能评估和比较，以寻求系统性能的进一步优化。

最后，可以对仿真结果进行统计和总结，并提出相关的结论和建议。

可以分析不同环境和需求对智能天线自适应算法的影响，并讨论其在实际通信系统中的应用前景和潜力。

可以探讨现有算法的改进方向和未来的研究方向，并提出自己的观点和想法。

在撰写毕业设计论文时，可以结合仿真结果和分析内容，进行系统的论述和论证。

可以清晰地介绍智能天线自适应算法的原理和背景，详细描述仿真平台的搭建和实验设置，并展示仿真结果和分析。

可以对各个模块的性能进行综合评价，并提出自己的见解和贡献。

综上所述，通过MATLAB的仿真分析与研究，可以验证智能天线自适应算法的有效性，为毕业设计提供实际可行的解决方案，并为未来的相关研究提供支持和借鉴。

一．实验目的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二．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。

三．源程序及相应的仿真图1.方向图随 n 变化的源程序clear;sita=-pi/2: 0. 01: pi/2;lamda=0. 03;d=lamda/4;n1=20;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda; z11=(n1/2) *beta;z21=(1/2) *beta;f1=sin(z11) . /(n1*sin(z21) ) ; F1=abs(f1) ;figure(1) ;plot(sita, F1, ' b' ) ;hold on;n2=25;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda; z12=(n2/2) *beta;z22=(1/2) *beta;f2=sin(z12) . /(n2*sin(z22) ) ; F2=abs(f2) ;plot(sita, F2, ' r' ) ;hold on;n3=30;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda; z13=(n3/2) *beta;z23=(1/2) *beta;f3=sin(z13) . /(n3*sin(z23) ) ;F3=abs(f3) ;plot(sita, F3, ' k' )hold off;grid on;xlabel(' theta/radian' ) ;ylabel(' amplitude' ) ;title(' 方向图与阵列个数的关系' ) ;legend(' n=20' , ' n=25' , ' n=30' ) ;结果分析：随着阵列个数n的增加，方向图衰减越快，效果越好；2.方向图随 lamda 变化的源程序clear;sita=-pi/2: 0. 01: pi/2;n=20;d=0. 0002;lamda1=0. 002;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda1;z11=(n/2) *beta;z21=(1/2) *beta;f1=sin(z11) . /(n*sin(z21) ) ;F1=abs(f1) ; %·òíúfigure(1) ;lamda2=0. 003;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda2;z12=(n/2) *beta;z22=(1/2) *beta;f2=sin(z12) . /(n*sin(z22) ) ;F2=abs(f2) ;lamda3=0. 004;beta=2*pi*d*sin(sita) /lamda3;z13=(n/2) *beta;z23=(1/2) *beta;f3=sin(z13) . /(n*sin(z23) ) ;F3=abs(f3)plot(sita, F1, ' b' , sita, F2, ' r' , sita, F3, ' k' ) ;grid on;xlabel(' theta/radian' ) ;ylabel(' amplitude' ) ;title(' 方向图与波长的关系' ) ;legend(' lamda=0. 002' , ' lamda=0. 003' , ' lamda=0. 004' ) ;四．结果分析：随着波长lamda的增大，方向图衰减越慢，收敛性越不是很好；3.方向图随 d 变化的源程序clear;sita=-pi/2: 0. 01: pi/2;n=20;lamda=0. 03;d1=0. 01;beta=2*pi*d1*sin(sita) /lamda;z11=(n/2) *beta;z21=(1/2) *beta;f1=sin(z11) . /(n*sin(z21) ) ;F1=abs(f1) ; %·òíúfigure(1) ;plot(sita, F1, ' b' ) ;hold on;d2=0. 0075;beta=2*pi*d2*sin(sita) /lamda;z12=(n/2) *beta;z22=(1/2) *beta;f2=sin(z12) . /(n*sin(z22) ) ;F2=abs(f2) ;plot(sita, F2, ' r' ) ;hold on;d3=0. 006;beta=2*pi*d3*sin(sita) /lamda;z13=(n/2) *beta;z23=(1/2) *beta;f3=sin(z13) . /(n*sin(z23) ) ;F3=abs(f3)plot(sita, F3, ' k' )hold off;grid on;xlabel(' theta/radian' ) ;ylabel(' amplitude' ) ;title(' ·òí?ó?ìì?óáD? ?dμ?1μ' ) ;legend(' d1=0. 01' , ' d=0. 0075' , ' d=0. 006' ) ;结果分析；随着阵元之间间隔的增加，方向图衰减越快，主次瓣的差距越大，次瓣衰减越快，效果越好。

MATLAB软件在电磁类课程典型天线中的应用作者：曹文权刘杨祝杨坤来源：《中国教育技术装备》2023年第17期*項目来源：2020年陆军工程大学通信工程学院教育教学研究课题“电磁波与天线课程与教学改革创新研究”（基金编号：TY20ZX002）。

作者简介：曹文权，通信作者，副教授，博士生导师；刘杨，助教；祝杨坤，博士研究生。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2023.17.035摘要电磁波和天线类课程中涉及的典型天线内容丰富、结构复杂多样、电磁特性抽象难懂。

利用各种虚拟软件模拟典型天线的电磁现象，化抽象为具体，是提升课堂教学效率的“虚实结合”好方法。

在介绍课程特点的基础上，分析对比不同仿真软件的优缺点，重点阐述MATLAB中Antenna Designer APP的功能，并精心设计四个典型线/面天线仿真实例，验证了APP插件的快捷可视化。

可以看出，Antenna Designer工具箱简洁高效，适合进行快速仿真、参量预估，对于提高课堂效率和学员电磁素养具有重要的意义。

关键词电磁波与天线；典型天线；MATLAB中图分类号：E251.3 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2023）17-0035-061 课程的特点电磁波与天线类课程是国内高等学校电工电子信息相关专业的电磁类核心课程，综合了传统的电磁场与电磁波、天线与电波传播以及部分微波技术的内容，在人才培养中处于关键地位[1]。

课程内容重难点突出，分层递进，包括理论基础、工程基础、工程应用三大模块。

其中，工程应用的核心内容是典型天线。

作为核心知识点，典型天线既能对课程的理论基础知识进行检验，又能帮助学生掌握工程应用的背景知识，为下一步学习岗位任职课程奠定工程基础。

典型天线内容丰富，从结构上来区分，主要有两大类：线状天线和面天线。

其中，线状天线主要包括单极天线、双极天线、八木—宇田天线、行波天线（行波单导线、V形行波天线、菱形天线）和非频变天线（等角螺线天线、阿基米德天线、对数周期天线）；面天线主要包括喇叭天线（H面扇形喇叭天线、E面扇形喇叭天线、角锥喇叭天线）、抛物面天线和卡塞格伦天线等[1]。

阵列天线方向图及其MATLAB仿真一．实验目的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二．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。

三．源程序及相应的仿真图1.方向图随n变化的源程序clear;sita=-pi/2::pi/2;lamda=;]d=lamda/4;n1=20;beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda;z11=(n1/2)*beta;z21=(1/2)*beta;f1=sin(z11)./(n1*sin(z21));F1=abs(f1);figure(1);plot(sita,F1,'b');hold on;n2=25;：beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda;z12=(n2/2)*beta;z22=(1/2)*beta;f2=sin(z12)./(n2*sin(z22));F2=abs(f2);plot(sita,F2,'r');hold on;n3=30;beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda;z13=(n3/2)*beta;z23=(1/2)*beta;>f3=sin(z13)./(n3*sin(z23));F3=abs(f3);plot(sita,F3,'k')hold off;grid on;xlabel('theta/radian');ylabel('amplitude');title('方向图与阵列个数的关系'); legend('n=20','n=25','n=30');·结果分析：随着阵列个数n的增加，方向图衰减越快，效果越好；2.方向图随lamda变化的源程序clear;sita=-pi/2::pi/2;n=20;d=;lamda1=;beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda1;z11=(n/2)*beta;z21=(1/2)*beta;f1=sin(z11)./(n*sin(z21));~F1=abs(f1);%·½ÏòͼÇúÏßfigure(1);lamda2=;beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda2;z12=(n/2)*beta;z22=(1/2)*beta;f2=sin(z12)./(n*sin(z22));F2=abs(f2);lamda3=;beta=2*pi*d*sin(sita)/lamda3;z13=(n/2)*beta;，z23=(1/2)*beta;f3=sin(z13)./(n*sin(z23));F3=abs(f3)plot(sita,F1,'b',sita,F2,'r',sita,F3,'k');grid on;xlabel('theta/radian');ylabel('amplitude');title('方向图与波长的关系');legend('lamda=','lamda=','lamda=');四．,随着波长lamda的增大，方向图衰减越慢，收敛性越五．结果分析：不是很好；3.方向图随d变化的源程序clear;sita=-pi/2::pi/2;n=20;lamda=;d1=;beta=2*pi*d1*sin(sita)/lamda;z11=(n/2)*beta;z21=(1/2)*beta;【f1=sin(z11)./(n*sin(z21));F1=abs(f1);%·½ÏòͼÇúÏßfigure(1);plot(sita,F1,'b');hold on;d2=;beta=2*pi*d2*sin(sita)/lamda;z12=(n/2)*beta;z22=(1/2)*beta;f2=sin(z12)./(n*sin(z22));F2=abs(f2);-plot(sita,F2,'r');hold on;d3=;beta=2*pi*d3*sin(sita)/lamda;z13=(n/2)*beta;z23=(1/2)*beta;f3=sin(z13)./(n*sin(z23));F3=abs(f3)plot(sita,F3,'k')hold off;grid on;xlabel('theta/radian');ylabel('amplitude');title('·½ÏòͼÓëÌìÏßÕóÁмä¸ôdµÄ¹Øϵ'); legend('d1=','d=','d=');结果分析；随着阵元之间间隔的增加，方向图衰减越快，主次瓣的差距越大，次瓣衰减越快，效果越好。

matlab天线课程设计
Matlab在天线课程设计中扮演着重要的角色。

天线设计是无线通信系统中的关键部分，而Matlab作为一种强大的工程计算软件，提供了丰富的工具和函数，可用于天线设计、分析和优化。

下面我将从几个方面介绍Matlab在天线课程设计中的应用。

首先，Matlab提供了丰富的天线设计工具箱，如Antenna Toolbox，其中包含了各种天线元件的建模和分析工具。

通过Antenna Toolbox，用户可以方便地创建各种类型的天线结构，如偶极子天线、小型化天线、阵列天线等，并进行参数化建模和分析。

其次，Matlab提供了强大的电磁仿真工具，如在RF Toolbox 和EM Toolbox中，用户可以利用有限元分析（FEA）和时域有限差分（FDTD）等技术，对天线的辐射特性、阻抗匹配和辐射效率等进行精确的仿真和分析。

此外，Matlab还支持天线优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，这些算法可以与天线模型结合，帮助工程师对天线进行多目标优化，如最大增益、最小波纹、最佳阻抗匹配等。

除此之外，Matlab还提供了丰富的数据可视化工具，如绘制三维辐射图、频率响应曲线等，帮助工程师直观地分析和评估天线性能。

最后，Matlab还具有强大的编程能力，用户可以利用Matlab 脚本语言编写自定义的天线设计和分析程序，实现个性化的天线设计需求。

综上所述，Matlab在天线课程设计中发挥着重要作用，提供了丰富的工具和功能，帮助工程师进行天线的建模、仿真、优化和分析，促进了天线技术的发展和应用。

希望以上信息能够对你有所帮助。

实验二：方向图乘积定理实验实验目的：1实现数对称振子天线学建模、编程、仿真实现图形可视化。

2通过本实验使学生掌握matlab7.0仿真软件在电磁场编程中的应用。

实验设备：计算机、matlab7.0仿真软件实验内容1概述二元阵是指组成天线阵的单元天线只有两个。

方向图乘积定理是指由相似元组成的二元阵，其方向图（或方向函数）等于单元天线的方向图（或方向函数）与与方向图（或阵因子）的乘积，即天线的合成方向函数为()()()1a f f f θϕθϕθϕ=⨯，，，，()1f θϕ，为元因子，它与单元天线的结构及架构方位有关；()a f θϕ，为阵因子，取决于两天线的电流比以及相对位置，与单元天线无关[28]。

【宋铮，张建华，黄冶．天线与电波传播[M] ．西安电子科技大学出版社，2003．】 2程序设计clear;clc;sita=meshgrid(0:pi/90:pi);fai=meshgrid(0:2*pi/90:2*pi)';l=0.25; %对称振子的长度d=1.25; %二元阵的间隔距离beta=0; %电流的初始相位差m=1; %电流的振幅比r1=abs(cos(2*pi*l*cos(sita))-cos(2*pi*l))./abs(sin(sita)+eps);r2=sqrt(l+m*m+2*m*cos(beta+2*pi*d*sin(sita).*sin(fai)));r3=r1.*r2;r1max=max(max(r1));r2max=max(max(r2));r3max=max(max(r3));[x1,y1,z1]=sph2cart(fai,pi/2-sita,r1/r1max);[x2,y2,z2]=sph2cart(fai,pi/2-sita,r2/r2max);[x3,y3,z3]=sph2cart(fai,pi/2-sita,r3/r3max);subplot(2,2,1);surf(x1,y1,z1);axis([-1 1 -1 1 -1 1]); shading interp; subplot(2,2,2);surf(x2,y2,z2);axis([-1 1 -1 1 -1 1]); shading interp; subplot(2,2,3);surf(x3,y3,z3);axis([-1 1 -1 1 -1 1]); shading interp; 3仿真图形运行结果如图3.17：图3.17 3结论。

第25卷 第1期2004年3月制 导 与 引 信GUIDANCE &FUZEVol.25No.1M ar.2004文章编号:1671-0576(2004)01-0034-04M AT LAB 语言在天线设计中的运用张立东(上海航天技术研究院802所,上海200090)摘 要:天线设计中的数值计算与方向图的可视化输出是一个难点,对MAT LAB 语言在该方面的运用进行了探索,把MATLAB 语言的可视化图形输出方法应用在平面阵列天线三维方向图的仿真计算中,结果表明应用效果比较显著。

关键词:MAT LAB 语言;天线;方向图中图分类号:TN 820.12 文献标识码:AThe Application of MATLAB Language atDesigning AntennaZ H ANG Li -dong(No.802Institute of SAST,Shanghai 200090,China)Abstract:It is difficult to do dig ita-l calculating and to creating 3-D directional diagram in the designing of the antenna.Making the research for using MATLAB language at desig ning antenna,It has better effectto use the 3-D visualization of MATLAB language in creating the 3-D directional diagram of the planar array antenna.Key words:M ATLAB languag e;antenna;directional diagram收稿日期:2003-10-22作者简介:张立东(1972-),男,工程师,从事天线设计与微波技术的研究。

天线跟踪matlab算法摘要：1.引言2.天线跟踪技术的背景和重要性3.Matlab 算法在天线跟踪中的应用4.常见的天线跟踪matlab 算法a.基于距离的算法b.基于角度的算法c.基于信号强度的算法5.各种算法的优缺点分析6.总结正文：【引言】天线跟踪技术在无线通信、雷达和遥感等领域具有重要的应用价值。

它能实现对目标的精确定位和跟踪，提高系统的性能和可靠性。

Matlab 作为一种功能强大的数学软件，在天线跟踪算法的研究和设计中具有广泛的应用。

本文将介绍天线跟踪matlab 算法及其在天线跟踪技术中的应用。

【天线跟踪技术的背景和重要性】天线跟踪技术是一种利用天线方向图的形状和变化来确定目标位置和运动状态的技术。

在军事、航空航天、通信和遥感等领域具有广泛的应用。

通过实现对天线指向的精确控制，可以提高信号传输质量和系统性能，降低信号干扰和误码率。

【Matlab 算法在天线跟踪中的应用】Matlab 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的数学软件，具有丰富的函数库和图形界面。

在天线跟踪技术中，Matlab 可以用于设计和仿真各种跟踪算法，验证算法的性能和可行性。

同时，Matlab 还可以用于分析天线阵列的性能，为天线阵列的设计提供理论依据。

【常见的天线跟踪matlab 算法】a.基于距离的算法基于距离的算法是通过测量目标与天线之间的距离来确定目标位置的算法。

常见的距离测量方法有三角测量法和距离测量法。

在Matlab 中，可以通过编写程序实现这些算法的仿真和性能分析。

b.基于角度的算法基于角度的算法是通过测量目标与天线之间的角度来确定目标位置的算法。

常见的角度测量方法有正切法、余切法等。

在Matlab 中，可以通过编写程序实现这些算法的仿真和性能分析。

c.基于信号强度的算法基于信号强度的算法是通过测量目标信号与天线之间的信号强度来确定目标位置的算法。

常见的信号强度测量方法有接收信号强度指示法（RSSI）等。

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 munication technology，mobile users and munication，increment service are increasing，this make wireless services increase so that bandwidth of wireless wave is unfit for development of munication，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 and performance of question and be fit for the development of munication，so smart antenna arise Smart Antenna，which is considered to be a solution to the problem of lacking frequency, bees a hotspot in the Mobile munication area．With this technology, Capacity of Mobile munication 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 theoryand in practice。