1無線系統中天線特性分析軟件的編制專業班級：2007級通信2班姓名：李孟柱指導教師：欒秀珍信息科學技術學院2摘要隨著無線通信技術的迅速發展，天線作為無線系統中的重要組成部分得到了廣泛的應用。描述天線特性的參數很多，其中一些參數，如方向性系數、輸入阻抗、互阻抗等都需要復雜的計算，在實際應用中很不方便。為了解決這一問題，本文運用MATLAB語言編制了天線復雜參數的計算程序。首先，復習了天線的有關知識，掌握了輻射阻抗、輸入阻抗、方向性系數和增益系數等復雜參數的計算方法和公式。其次，學習了MATLAB的GUI相關知識，掌握了其界面設計的方法，并學習了繪圖的方法。在此基礎上，設計了天線參數的計算系統，并學會在界面設計好的基礎上添加相關代碼，實現所需要的功能。最后，在界面完成的基礎上，根據原理進行檢驗，驗證系統功能的有效性和正確性。本文基于MATLAB開發環境，使用MATLAB的GUI界面，設計了復雜天線參數的計算系統，并獲得了良好的效果。關鍵詞：天線輸入阻抗增益MATLAB語言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章天線參數的基礎知識.22.1對稱振子.22.2對稱振子的輸入阻抗.42.3耦合對稱振子的輻射阻抗.62.4天線方向性系數與增益系數.10第3章Matlab開發軟件.143.1Matlab介紹.143.2Matlab開發軟件的應用.153.3MatlabGUI介紹.15第4章天線參數計算軟件的設計.164.1界面設計.164.2界面功能驗證.25結束語.32參考文獻.33無線系統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計算非常復雜，需要對復雜函數進行數值積分，如果讓學生完成全過程的計算，能力強的學生需要花費大量的時間，能力差的學生甚至做不出來。盡管這部分內容非常重要，但為了節省時間，目前各高校在實際教學中一般不要求學生進行具體計算，只給出一些常用的數值表格供學生查閱，象征性的練習一下，這樣做的結果是學生不注重這些重要參量的計算方法，只會套用現成結果，遇到實際問題就會感到無從下手，非常不利于學生研究性學習的培養。本文的任務是編制天線復雜參數的計算軟件，利用該軟件計算天線參數時，需要自行輸入計算公式，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，學生可以通過自己輸入的公式計算相應的復雜的天線電氣參數，通過對天線互阻抗，輻射阻抗，方向性系數等的計算，加深對天性電氣性質的理解。同時，通過計算多組數據，也可以加強對天線特性隨參數變化規律的把握，加深對所學知識的掌握和理解，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編程的工作軟件界面，首先做出主對話框，在主對話框中做出所需要的計算參數的界面，然后點擊主對話框的所要計算的參數按鈕，即可進入所需計算參數的界面，輸入所需條件和計算公式即可計算出所需參數結果。本次課題的主要難點是積分的運算和如何將所輸入的公式調入程序。無線系統中天線特性分析軟件的編制2第2章天線參數的基礎知識2.1對稱振子對稱振子：又稱雙極天線，由兩段長度為l的等長的直導線構成，在兩線間隙處由傳輸線進行饋電。對稱振子可看作是由末端開路的平行雙線過渡而成的(如圖2.1和圖2.2所示)，故可近似認為對稱振子上的電流分布為純駐波分布。圖2.1對稱振子結構圖圖2.2末端開路的傳輸線過渡成對稱振子圖2.3半波和全波對稱振子的全波分布電流分布的解析式為無線系統中天線特性分析軟件的編制30)(sin0)(sin)(zzlIzzlIzIMM(2.1)IM：對稱振子上的波腹電流振幅值。：對稱振子電流的相位常數，。圖2.4直角球坐標系中的對稱振子將對稱振子劃分成無限多個元長度，而每一個元長度就可以看成是一個電流元I(z)dz。已知電流元的輻射場為rrlIrIljrEEjrj-0esin60jesin2),(2.2)在對稱振子的左臂z1點處和右臂z2點處各選定一個電流元d)(sind)(11