天線畢業(yè)論文.doc

1無(wú)線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制專業(yè)班級(jí)：2007級(jí)通信2班姓名：李孟柱指導(dǎo)教師：欒秀珍信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院2摘要隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，天線作為無(wú)線系統(tǒng)中的重要組成部分得到了廣泛的應(yīng)用。描述天線特性的參數(shù)很多，其中一些參數(shù)，如方向性系數(shù)、輸入阻抗、互阻抗等都需要復(fù)雜的計(jì)算，在實(shí)際應(yīng)用中很不方便。為了解決這一問(wèn)題，本文運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言編制了天線復(fù)雜參數(shù)的計(jì)算程序。首先，復(fù)習(xí)了天線的有關(guān)知識(shí)，掌握了輻射阻抗、輸入阻抗、方向性系數(shù)和增益系數(shù)等復(fù)雜參數(shù)的計(jì)算方法和公式。其次，學(xué)習(xí)了MATLAB的GUI相關(guān)知識(shí)，掌握了其界面設(shè)計(jì)的方法，并學(xué)習(xí)了繪圖的方法。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了天線參數(shù)的計(jì)算系統(tǒng)，并學(xué)會(huì)在界面設(shè)計(jì)好的基礎(chǔ)上添加相關(guān)代碼，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。最后，在界面完成的基礎(chǔ)上，根據(jù)原理進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)功能的有效性和正確性。本文基于MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用MATLAB的GUI界面，設(shè)計(jì)了復(fù)雜天線參數(shù)的計(jì)算系統(tǒng)，并獲得了良好的效果。關(guān)鍵詞：天線輸入阻抗增益MATLAB語(yǔ)言3AbstractWiththerapiddevelopmentofthewirelesscommunication,theantennahasbeenwidelyusedasanimportantpartinthewirelesssystem.Therearemanycharacteristicparametersfordescribingthecharacteristicparametersofantenna,inwhichsomeparameters,likethepattern-propagationfactor,theinputimpedance,themutualimpedanceandsoon,allneedthecomplexcalculation,Therefore,itisquitepracticallyinconvenient.Inordertosolvethisproblem,thistextestablishesthecalculationprocedureforthecomplexparametersofantennabyMATLABlanguage.First,therelatedknowledgeabouttheantennaisnecessary,andwemustknowmoreaboutthemethodandtheformulaforthecomplexparameters,suchasradiationimpedance,inputimpedance,thepattern-propagationfactorandthegainfactorandsoon.Next,weshouldstudytherelatedknowledgeaboutGUIofMATLAB,andgraspthemethodtodesigninterfaceandtodraw.Thus,wegettheinterfacetocalculatethecorrelatedantennaparametersandbuildthecodeinittorealizethefunctionrequired.Finally,abovethis,carryontheexaminationaccordingtotheprinciple,fortestingthevalidityandtheaccuracyofthesystemfunction.WiththeGUIinterfaceintheenvironmentofMATLAB,wedesignthesystemforcalculatingthecomplexparameteroftheantenna,andgainabeautifulperformance.Keywords:antenna；inputimpedance；gainfactor；MATLABlanguage4目錄第1章緒論.11.1課題研究的背景.11.2課題研究的意義.11.3本次課題的主要工作.1第2章天線參數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí).22.1對(duì)稱振子.22.2對(duì)稱振子的輸入阻抗.42.3耦合對(duì)稱振子的輻射阻抗.62.4天線方向性系數(shù)與增益系數(shù).10第3章Matlab開(kāi)發(fā)軟件.143.1Matlab介紹.143.2Matlab開(kāi)發(fā)軟件的應(yīng)用.153.3MatlabGUI介紹.15第4章天線參數(shù)計(jì)算軟件的設(shè)計(jì).164.1界面設(shè)計(jì).164.2界面功能驗(yàn)證.25結(jié)束語(yǔ).32參考文獻(xiàn).33無(wú)線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制1第1章緒論1.1課題研究的背景電波與天線課程中很多重要的電氣參數(shù)計(jì)算非常復(fù)雜，需要對(duì)復(fù)雜函數(shù)進(jìn)行數(shù)值積分，如果讓學(xué)生完成全過(guò)程的計(jì)算，能力強(qiáng)的學(xué)生需要花費(fèi)大量的時(shí)間，能力差的學(xué)生甚至做不出來(lái)。盡管這部分內(nèi)容非常重要，但為了節(jié)省時(shí)間，目前各高校在實(shí)際教學(xué)中一般不要求學(xué)生進(jìn)行具體計(jì)算，只給出一些常用的數(shù)值表格供學(xué)生查閱，象征性的練習(xí)一下，這樣做的結(jié)果是學(xué)生不注重這些重要參量的計(jì)算方法，只會(huì)套用現(xiàn)成結(jié)果，遇到實(shí)際問(wèn)題就會(huì)感到無(wú)從下手，非常不利于學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的培養(yǎng)。本文的任務(wù)是編制天線復(fù)雜參數(shù)的計(jì)算軟件，利用該軟件計(jì)算天線參數(shù)時(shí)，需要自行輸入計(jì)算公式，因此不是傻瓜式的軟件。1.2課題研究的意義借助本文所編制的軟件，學(xué)生可以通過(guò)自己輸入的公式計(jì)算相應(yīng)的復(fù)雜的天線電氣參數(shù)，通過(guò)對(duì)天線互阻抗，輻射阻抗，方向性系數(shù)等的計(jì)算，加深對(duì)天性電氣性質(zhì)的理解。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算多組數(shù)據(jù)，也可以加強(qiáng)對(duì)天線特性隨參數(shù)變化規(guī)律的把握，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和理解，有利于自身能力的提高。1.3本次課題的主要工作本次課題主要工作是做出一個(gè)編程的工作軟件界面，首先做出主對(duì)話框，在主對(duì)話框中做出所需要的計(jì)算參數(shù)的界面，然后點(diǎn)擊主對(duì)話框的所要計(jì)算的參數(shù)按鈕，即可進(jìn)入所需計(jì)算參數(shù)的界面，輸入所需條件和計(jì)算公式即可計(jì)算出所需參數(shù)結(jié)果。本次課題的主要難點(diǎn)是積分的運(yùn)算和如何將所輸入的公式調(diào)入程序。無(wú)線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制2第2章天線參數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1對(duì)稱振子對(duì)稱振子：又稱雙極天線，由兩段長(zhǎng)度為l的等長(zhǎng)的直導(dǎo)線構(gòu)成，在兩線間隙處由傳輸線進(jìn)行饋電。對(duì)稱振子可看作是由末端開(kāi)路的平行雙線過(guò)渡而成的(如圖2.1和圖2.2所示)，故可近似認(rèn)為對(duì)稱振子上的電流分布為純駐波分布。圖2.1對(duì)稱振子結(jié)構(gòu)圖圖2.2末端開(kāi)路的傳輸線過(guò)渡成對(duì)稱振子圖2.3半波和全波對(duì)稱振子的全波分布電流分布的解析式為無(wú)線系統(tǒng)中天線特性分析軟件的編制30)(sin0)(sin)(zzlIzzlIzIMM(2.1)IM：對(duì)稱振子上的波腹電流振幅值。：對(duì)稱振子電流的相位常數(shù)，。圖2.4直角球坐標(biāo)系中的對(duì)稱振子將對(duì)稱振子劃分成無(wú)限多個(gè)元長(zhǎng)度，而每一個(gè)元長(zhǎng)度就可以看成是一個(gè)電流元I(z)dz。已知電流元的輻射場(chǎng)為rrlIrIljrEEjrj-0esin60jesin2),(2.2)在對(duì)稱振子的左臂z1點(diǎn)處和右臂z2點(diǎn)處各選定一個(gè)電流元d)(sind)(11