MATLAB实现基于切比雪夫方法的天线阵列方向图仿真系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB开发，利用切比雪夫多项式逼近方法优化天线阵列电流分布，能够自定义阵列参数并快速生成高增益、低旁瓣的远场方向图，适用于天线设计与优化场景。

详 情 说 明

基于切比雪夫方法的天线电流分布与方向图仿真系统

项目介绍

本项目设计并实现了一个天线阵列仿真系统，核心是基于切比雪夫多项式逼近理论，用于优化天线阵列的电流分布。系统能够根据用户设定的阵列参数（如阵元数量、间距等）和性能要求（如旁瓣电平），自动计算出最优的电流权重，并生成对应的远场辐射方向图。该工具主要用于天线设计中的方向图形状分析，评估如主瓣宽度、旁瓣抑制等关键性能指标。

功能特性

• 切比雪夫综合：采用切比雪夫多项式逼近方法，在给定旁瓣电平要求下，实现天线方向图的最优旁瓣抑制。
• 电流分布计算：根据综合结果，生成各阵元所需的复电流权重（幅度与相位）。
• 方向图仿真：基于计算出的电流分布，精确计算天线在远场区的辐射方向图。
• 多维度可视化：支持在极坐标或直角坐标系下绘制方向图，直观展示辐射特性。
• 性能指标分析：自动提取并输出方向图的主瓣宽度、实际旁瓣电平和方向性系数等关键参数。
• 灵活的参数配置：用户可自定义阵元数量、间距、扫描角度及仿真角度范围。

使用方法

1. 参数设置：在运行主程序前，于指定位置设置您的天线阵列参数。

- N：阵元数量（正整数） - d：阵元间距（以波长为单位，浮点数） - SLL：期望的最大旁瓣电平（dB，浮点数，通常为负值） - theta_scan：主瓣指向的扫描角度（度） - theta_range：方向图的仿真角度范围（度，如[-90, 90]）

1. 运行仿真：执行主程序。系统将依次进行切比雪夫加权计算、方向图生成和可视化。

1. 结果获取：程序运行后，您将获得：

- 控制台输出的电流分布向量和关键性能指标。 - 显示辐射方向图的图形窗口。 - 包含角度与对应归一化增益（dB）的方向图数据。

系统要求

• 操作系统：Windows, macOS, 或 Linux
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本
• 必要工具箱：无特殊工具箱要求，核心功能基于MATLAB基础函数开发。

文件说明

主程序文件集成了系统的所有核心功能。它首先读取用户预设的天线参数，然后调用切比雪夫算法计算出满足旁瓣约束条件的最优电流分布。接着，程序利用该电流分布模拟天线的远场辐射，生成包含角度和辐射强度的方向图数据，并在图形窗口中将其可视化。最后，程序会分析仿真得到的方向图，计算并输出主瓣宽度、最大旁瓣电平等关键性能指标，完成整个仿真流程。