Спроектируйте, визуализируйте и анализируйте массивы
Приложение Array Designer позволяет вам спроектировать, визуализировать и анализировать массивы в библиотеке Antenna Toolbox™ в интерактивном режиме.
Используя это приложение, вы можете:
Покажите различные конфигурации массивов и размещения, задающие интервал элемента.
Сравните различные типы массива и ответы.
Выберите конфигурацию массивов, чтобы соответствовать определенному усилению быстрого взгляда, направленности, желаемому покрытию, шаблону, параметрам порта.
Измените интервал между элементами и смотрите эффект на эффективности массива.
Визуализируйте эффект взаимной связи в порте и в далеком поле.
Оптимизируйте массивы для различных результатов анализа при данных ограничениях с помощью SADEA или Суррогатных методов оптимизации.
Примечание
Использовать Parallel Computing для SADEA оптимизатор, вам нужен Parallel Computing Toolbox™.
Чтобы использовать Суррогатный алгоритм оптимизации, вам нужен Global Optimization Toolbox.
MATLAB® Toolstrip: На вкладке Apps, под Signal Processing and Communications, кликают по значку приложения.
Командная строка MATLAB: Войти antennaArrayDesigner.
Приложение разработчика антенной решетки открывает новое пустое полотно:
Выберите и визуализируйте массив
Щелкните
в панели инструментов холста, чтобы выбрать тип массива, который вы хотите анализировать.
Значением по умолчанию является прямоугольный массив с дипольными антеннами.
Используя панель инструментов, можно выбрать различные типы размещений массивов, антенн и отступающих структур.
Можно также задать Частоту Проекта антенны или массива. Установка этого значения масштабирует отдельные элементы массива, чтобы резонировать на заданной частоте и помещает элементы в оптимальном местоположении в массиве, чтобы избежать интерференции.
Нажмите кнопку Принять, чтобы анализировать характеристики массивов.
Галереи
Можно выбрать Array Type из галереи Array, и можно выбрать из различных антенн из галереи Antenna.
Можно выбрать различные типы антенн из галереи Antenna.
Можно также выбрать различные типы отступающих структур для элементов антенной решетки из галереи Backing Structure.
Анализируйте массив
Если вы нажали кнопку Принять на проекте, можно задать Частотный диапазон в Области ввода. Затем постройте импеданс, корреляцию или S-параметры массива с помощью соответствующих кнопок в Связывающейся панели.
Можно визуализировать 3-D Шаблон, Шаблон AZ или EL Pattern полного массива или встроенного элемента с помощью соответствующих кнопок в панели Шаблона. Можно также добавить диэлектрические подложки в отдельные элементы или изменить значение и местоположение загрузки с помощью панели Свойств.
Используйте Свойства вручную изменить свойства массива или его отдельных элементов.
Используйте Экспорт, чтобы просмотреть ваш массив в рабочем пространстве MATLAB или скрипте MATLAB.
Оптимизируйте массив
Нажмите на Optimize, чтобы открыть холст оптимизатора приложения разработчика антенной решетки.
Используйте ЦЕЛЕВУЮ ФУНКЦИЮ, чтобы выбрать главную цель оптимизации массива
Используйте Переменные Проекта, чтобы ввести переменные. Переменные затем заменяются оптимизатором в зависимости от нижних и верхних границ.
Используйте Ограничения, чтобы ограничить желаемое аналитическое значение функции на антенне.
Используйте Оптимизатор, чтобы выбрать между SADEA или Surrogate Opt.
Примечание: Чтобы использовать Суррогатный алгоритм оптимизации, вам нужен Global Optimization Toolbox.
После добавления необходимых значений нажмите Run, чтобы запустить оптимизацию.
Откройте приложение Antenna Array Designer.
antennaArrayDesigner
Нажмите на New и от панели Типа массива, нажмите Linear.
В левом нижнем углу измените Число элементов в 5. Нажать кнопку Принять.
В панели Свойств расширьте дипольную геометрию и измените Наклон (градус) в 30. Это изменяет наклон каждого дипольного элемента в массиве до 30 градусов. Нажмите на вкладку Array, чтобы просмотреть массив.
В панели Свойств расширьте линейную Геометрию и измените Наклон (градус) в 45. Это изменяет наклон целого массива до 45 градусов.
На Области ввода измените Центральную Частоту из массива к 60 МГц. Кликните по 3D Шаблону в панели Шаблона, чтобы построить диаграмму направленности. Наблюдайте максимальную направленность массива.
Откройте приложение Antenna Array Designer. В панели галереи Array нажмите Conformal.
Конформный массив по умолчанию состоит из дипольной антенны и антенны галстука-бабочки.
Можно просмотреть каждый элемент отдельно путем нажатия на элемент в Layout окно.
Антенна извилины с прямоугольной поддержкой
Добавьте дипольную антенну извилины с прямоугольной поддержкой. От ANTENNA GALLERY нажмите Meander, чтобы создать дипольную антенну извилины. Переместите антенну путем перетаскивания антенны в Окне макета.
Добавить прямоугольную поддержку:
Выберите дипольную антенну извилины из Окна макета и затем нажмите Rectangular в BACKING STRUCTURE GALLERY pane.
или
Щелкните правой кнопкой мыши по антенне в Окне макета и выберите Add Backing> Rectangular Reflector.
Удалите извилину и добавьте V-диполь
Чтобы удалить дипольную антенну извилины, щелкните правой кнопкой мыши от Окна макета и выберите Delete.
Нажмите Vee из галереи Antenna, чтобы добавить V-дипольную антенну.
Нажать кнопку Принять.
Размещение антенны
Поместите антенны в следующих местоположениях в плоскости X-Y-Z:
Элемент 1 - диполь - [1 0 0]
Элемент 2 - галстук-бабочка - [0 1 0]
Элемент 3 - V-диполь - [0 0 1]
В панели Свойств расширьте conformalArray - Геометрия и измените значения ElementPosition (m) к [1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]. Нажмите Apply.
Встроенный шаблон элемента и Ширина луча на уровне половинной мощности (HPBW)
Покажите встроенный шаблон элемента в плоскости азимута для элемента 2. Выберите Embedded Element в ШАБЛОНЕ pane. Нажмите AZ Pattern. Из окна выбора элемента кликните по элементу 2 и затем OK.
Чтобы просмотреть HPBW, щелкните правой кнопкой мыши по шаблону азимута и выберите Measurements> Antenna Metrics.
Связь между элементами
Чтобы наблюдать связь между элементами 1 и 3, убедитесь, что Разрешать Связь выбрана в Области ввода. В СВЯЗИ нажмите Correlation. Из окна выбора элемента нажмите 1 и 3.
Откройте приложение Antenna Array Designer. В разделе Array Gallery выберите тип массива как Линейный.
Выберите Dipole from Antenna Gallery. Выберите No Backing под галереей Backing Structure. Задайте частоту проекта как 2,4 ГГц. В панели Размещения задайте Число элементов как 4 и нажмите кнопку Принять под разделом Close.
Выберите 3D Шаблон под разделом Pattern, чтобы вычислить 3-D диаграмму направленности.
Усиление является 9.1 dBi. Нажмите Optimize на панели инструментов приложения, чтобы оптимизировать этот массив.
На вкладке Optimizer нажмите Maximize Gain в разделе Objective Function. В панели Переменных Проекта выберите переменные, которые вы хотите оптимизировать. В этом примере выберите переменную Element Spacing и установите нижние и верхние границы на 0,06 и 0.09.
Кликните по Ограничительной панели. В этом примере нет никаких Ограничительных Функций. Если ваше приложение требует ограничений, выбрал одну или несколько ограничительных функций из выпадающего списка.
Нажмите Apply, чтобы применить переменные проекта в этом примере. В разделе Settings, определенном номер итераций к 50, выберите Parallel Computing, если вы имеете Parallel Computing Toolbox™ и нажимаете Run.
Если симуляция завершена, результаты оптимизации отображены в панели Результатов
Нажать кнопку Принять. В разделе Pattern постройте 3D Шаблон снова. Усиление теперь увеличилось до 10.7 dBi.
Откройте приложение Antenna Array Designer. В разделе Array Gallery выберите тип массива как Линейный.
Выберите Dipole from Antenna Gallery. Выберите No Backing под галереей Backing Structure. Задайте частоту проекта как 2,4 ГГц. В панели Размещения задайте Число элементов как 4 и нажмите кнопку Принять под разделом Close.
Выберите 3D Шаблон под разделом Pattern, чтобы вычислить 3-D диаграмму направленности.
Усиление является 9.1 dBi. Нажмите Optimize на панели инструментов приложения, чтобы оптимизировать этот массив.
На вкладке Optimizer нажмите Maximize Gain в разделе Objective Function. В панели Переменных Проекта выберите переменные, которые вы хотите оптимизировать. В этом примере выберите переменную Element Spacing и установите нижние и верхние границы на 0,06 и 0.09.
Кликните по Ограничительной панели. В этом примере нет никаких Ограничительных Функций. Если ваше приложение требует ограничений, выбрал одну или несколько ограничительных функций из выпадающего списка.
Нажмите Apply, чтобы применить переменные проекта в этом примере. В разделе Settings, от выпадающего списка Оптимизатора выбирают Surrogate Opt. Параллельные вычисления отображаются серым.
Если симуляция завершена, результаты оптимизации отображены в панели Результатов.
Нажать кнопку Принять. В разделе Pattern постройте 3D Шаблон снова. Усиление теперь увеличилось до 10.5 dBi.
