天线毕业论文GUI设计

1无线系统中天线特性分析软件的编制摘要随着无线通信技术的迅速发展，天线作为无线系统中的重要组成部分得到了广泛的应用。描述天线特性的参数很多，其中一些参数，如方向性系数、输入阻抗、互阻抗等都需要复杂的计算，在实际应用中很不方便。为了解决这一问题，本文运用MATLAB语言编制了天线复杂参数的计算程序。首先，复习了天线的有关知识，掌握了辐射阻抗、输入阻抗、方向性系数和增益系数等复杂参数的计算方法和公式。其次，学习了MATLAB的GUI相关知识，掌握了其界面设计的方法，并学习了绘图的方法。在此基础上，设计了天线参数的计算系统，并学会在界面设计好的基础上添加相关代码，实现所需要的功能。最后，在界面完成的基础上，根据原理进行检验，验证系统功能的有效性和正确性。本文基于MATLAB开发环境，使用MATLAB的GUI界面，设计了复杂天线参数的计算系统，并获得了良好的效果。关键词：天线输入阻抗增益MATLAB语言2AbstractWiththerapiddevelopmentofthewirelesscommunication,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.3Keywords:antenna；inputimpedance；gainfactor;MATLABlanguage4目录第1章绪论..........................................................................................................11.1课题研究的背景.....................................................................................11.2课题研究的意义.....................................................................................11.3本次课题的主要工作.............................................................................1第2章天线参数的基础知识..............................................................................12.1对称振子.................................................................................................32.2对称振子的输入阻抗.............................................................................62.3耦合对称振子的辐射阻抗.....................................................................82.4天线方向性系数与增益系数...............................................................12第3章Matlab开发软件...................................................................................163.1Matlab介绍...........................................................................................163.2Matlab开发软件的应用.......................................................................173.3MatlabGUI介绍...................................................................................17第4章天线参数计算软件的设计....................................................................184.1界面设计...............................................................................................184.2界面功能验证.......................................................................................27结束语..................................................................................................................36参考文献..............................................................................................................37无线系统中天线特性分析软件的编制1第1章绪论1.1课题研究的背景《电波与天线》课程中很多重要的电气参数计算非常复杂，需要对复杂函数进行数值积分，如果让学生完成全过程的计算，能力强的学生需要花费大量的时间，能力差的学生甚至做不出来。尽管这部分内容非常重要，但为了节省时间，目前各高校在实际教学中一般不要求学生进行具体计算，只给出一些常用的数值表格供学生查阅，象征性的练习一下，这样做的结果是学生不注重这些重要参量的计算方法，只会套用现成结果，遇到实际问题就会感到无从下手，非常不利于学生研究性学习的培养。本文的任务是编制天线复杂参数的计算软件，利用该软件计算天线参数时，需要自行输入计算公式，因此不是傻瓜式的软件。1.2课题研究的意义借助本文所编制的软件，学生可以通过自己输入的公式计算相应的复杂的天线电气参数，通过对天线互阻抗，辐射阻抗，方向性系数等的计算，加深对天性电气性质的理解。同时，通过计算多组数据，也可以加强对天线特性随参数变化规律的把握，加深对所学知识的掌握和理解，有利于自身能力的提高。1.3本次课题的主要工作本次课题主要工作是做出一个编程的工作软件界面，首先做出主对话框，在主对话框中做出所需要的计算参数的界面，然后点击主对话框的所要计算的参数按钮，即可进入所需计算参数的界面，输入所需条件和计算公式即可计算出所需参数结果。本次课题的主要难点是积分的运算和如何将所输入的公式调入程序。从海上平台超短波通信需求及海上平台的空间及布阵条件出发，以提高阵列天线增益及分辨率等参数为考核条件，研究阵列天线各种布阵方式的性能及特点，研究适合于海上平台的天线布阵方式，以及根据海上平台的空间、布阵条件及超短波通信频段划分，确定阵列天线的阵列孔径范围。判别舰载超短波通信天线布置方案优劣的技术参数较多，如天线间的隔离度，天线的辐射方向图，天线近场辐射危害等，各种参数之间相互制约，使得难以凭借某一个参数的最优来判别天线布置方案的优劣。当然，期望隔离度越大、辐射方向图增益越高、失真度越小、近场辐射危害越小越好，这是一个多目标优化问题。因此，需要建立目标函数模型对各种技术参数进行综合衡量，做出合理无线系统中天线特性分析软件的编制2的判别。天线之间的隔离度是超短波通信阵列天线布置首先要考虑的技术参数，它与天线布置的电磁兼容性状态是否良好密切相关。同时考虑到舰艇是一个复杂的武器平台，在天线布置过程中要综合考虑平台上的总体布置。天线布置不可避免地受到舰上的上层建筑大型物体的遮挡，会限制短波天线的可布置空间。因此，天线的水平辐射方向图失真度是一项重要的技术参数。边射阵的最大方向与阵元间距d无关，但不能选择dm。当dm时，在0和180的方向上，阵函数也出现了最大值，即出现了栅瓣（GratingLoble）。栅瓣会造成天线辐射功率的分散，并且容易受到严重的干扰。边射阵的可视区为,kdkd，为防止出现栅瓣，必须使max2kd，即maxd，通常取11dn。d4d图24d，d时均匀直线阵二维方向图（2）相控阵当改变均匀直线阵相邻电流相位差，控制方向图最大辐射方向相应地变化。连续改变单元天线之间的电流相位差，即可连续地改变天线的主射方向，这样无需转动天线，即可实现在一定范围内的方向性扫描，此种情况称为相控阵天线，相位扫描直线阵的归一化阵因子为：无线系统中天线特性分析软件的编制3sin[(coscos)]2(,)sin[(coscos)]2mnmnkdFkdn（4）其中，m表示最大辐射方向。相位扫描直线阵不出现栅瓣的条件是11|cos|dm。下图给出了阵元间距4d，波束最大指向60m的10元阵的二维方向图。图24d，60m时均匀直线阵二维方向图干扰多数情况从副瓣进入，所以若设计超低副瓣天线，则可以大大抑制