Antenna Magus 阵列合成
轻松设计天线阵列
Antenna Magus 阵列合成工具
阵列合成工具有助于阵列设计的初始阶段顺利进行。它可帮助工程师合成各种形状(例如线性、平面和圆形)的阵列,这些阵列具有不同激励分布和辐射单元。阵列合成工具包含多种设计算法,可确定给定目标所需的阵列参数。用户还可以将阵列布局导入 Antenna Magus,并使用运算符修改布局。
阵列合成工具的一个有用应用是分布矩阵 (DM) 导入功能。它允许用户使用制表符分隔值 (tsv) 文件指定自定义阵列布局。Antenna Magus 读取每个单元的间距 (x,y,z)、振幅和相位,并使用指定的单元方向图计算合成阵列。
天线阵列类型
在 Antenna Magus 信息浏览器中,Antenna Array Synthesis in Antenna Magus 和 Help: How do I use the Array Synthesis tool? 这两篇文章详细介绍了如何使用阵列合成。后一篇文章还更详细地介绍了不同的激励锥度,并为进一步研究提供了参考资料。
- 线性
- 平面
- 圆形
- 同心圆
- 圆柱形
- 三角形
具有默认锥度的宽边
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度设计线性阵列。Antenna Magus将阵列单元沿 x 轴排列,所得方向图围绕 x 轴对称分布,峰值方向性在 y-z 平面(宽边)。
此设计算法将单元间间距始终设置为 0.49 λ。如果指定的方向性小于 20 dB 或波束宽度大于 20°,则所有旁瓣均相等或低于主波束方向性 [Dolph-Chebychev 激励锥度] -20 dB。对于增益较高的设计,前五个旁瓣比主波束方向性 [Villeneuve 激励锥度] 低 -20 dB。

宽边方向性和扫描角
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度和扫描角设计线性阵列。Antenna Magus 将阵列单元沿 x 轴排列。所得方向图围绕 x 轴旋转对称,峰值方向性位于远离 y-z 平面的指定扫描角处。
此设计算法将单元间间距始终设置为 0.49 λ。如果指定的方向性小于 20 dB 或波束宽度大于 20°,则所有旁瓣均相等或低于主波束方向性 [Dolph-Chebychev 激励锥度] -20 dB。对于增益较高的设计,前五个旁瓣比主波束方向性 [Villeneuve 激励锥度] 低 -20 dB。指定的扫描角会在激励中引入单元间相位偏移。

宽边方向性和激励锥度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度和扫描角设计线性阵列。Antenna Magus 将阵列单元沿 x 轴排列。所得方向图围绕 x 轴旋转对称,峰值方向性位于远离 y-z 平面的指定扫描角处。
此设计算法将单元间间距始终设置为 0.5 λ。Antenna Magus 允许用户在等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve] 之间选择激励锥度。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。

宽边方向性、扫描角和锥度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度、扫描角和激励锥度设计线性阵列。用户可以指定激励锥度来控制旁瓣,同时使用扫描角(从宽边指定)来设计一个以特定角度倾斜的阵列。Antenna Magus 可以设计此阵列,其中单元沿三个主轴中的任意一个排列。所得方向图围绕所选轴旋转对称,峰值方向性位于指定的扫描角处(远离垂直于此轴的平面)。
此设计算法可以使用单元间间距作为输入。数值可在 0 λ 和 5 λ 之间。间距超过 0.5 λ 可能会导致不需要的栅瓣与所需主瓣一起出现。因此,峰值方向性可能低于设计值。栅瓣中的能量可以在主瓣的设计要求中得到补偿。主瓣的方向可在 -90 度和 90 度之间指定。对于激励锥度,用户可以选择等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve]。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。

端射方向性或波束宽度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度设计线性阵列。Antenna Magus 将阵列单元沿 x 轴排列。所得方向图的主瓣是围绕 x 轴的旋转体,峰值方向性在 +x 方向。
使用此设计算法时,单元间间距始终为 0.49 λ。如果指定的方向性小于 20 dB 或波束宽度大于 20°,则所有旁瓣均相等或低于主波束方向性 [Dolph-Chebychev 激励锥度] -20 dB。对于增益较高的设计,前五个旁瓣比主波束方向性 [Villeneuve 激励锥度] 低 -20 dB。指定的扫描角会在激励中引入单元间相位偏移。

端射方向性和激励锥度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度和激励锥度设计线性阵列。峰值方向性的方向可以设置为任意笛卡尔轴方向。指定激励锥度可控制旁瓣。此阵列生成的方向图始终围绕所选轴旋转对称。
此设计算法可以使用单元间间距作为输入。数值可在 0 λ 和 5 λ 之间。如果使用的间距超过 0.5 λ,则不需要的栅瓣将与所需主瓣一起出现。因此,峰值方向性可能低于设计值。栅瓣中的能量可以在主瓣的设计要求中得到补偿。对于激励锥度,用户可以选择等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve]。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)

具有方向性和锥度的宽边零点
此合成算法可以设计一个具有宽边零点的线性阵列,并且零点两侧的方向性和激励锥度都可以指定。指定激励锥度可控制旁瓣。Antenna Magus 可以设计此阵列,其中单元沿三个主轴中的任意一个排列。所得方向图围绕所选轴旋转对称,零点位于垂直于该轴的平面中。
此算法设计的单元间间距始终为 0.5 λ。对于激励锥度,用户可以选择等激励 [均匀] 和准均匀指定电平的近旁瓣 [Bayliss]。使用 Bayliss 锥度时,可以设置旁瓣电平和旁瓣数量。

直接指定布局
此算法允许直接指定阵列及其激励。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。因此,用户可以使用 Antenna Magus 中的阵列例程来评估自定义阵列布局。
阵列方向、单元间间距、间距方法和激励锥度均可指定。对于激励锥度,用户可以选择等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve]。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。

宽边方向性或波束宽度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度设计平面阵列。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心,从而形成沿正负 z 轴的双向波束。
使用此设计算法时,单元间间距始终为 0.45 λ,当指定增益时,x 方向和 y 方向上的辐射器数量相等,当在 x 平面和 y 平面上指定不同的 3-dB 波束宽度时,x 方向和 y 方向上的辐射器数量不同。每个单元的激励是两个线性阵列激励的乘积,一个沿 x 轴排列,另一个沿 y 轴排列。如果指定的方向性小于 20 dB 或波束宽度大于 20°,则每个线性激励的旁瓣设计为比主波束方向性 [Dolph-Chebychev 激励锥度] 低 -20 dB。对于增益较高的设计,每个线性激励的前五个旁瓣都设计为比主波束方向性 [Villeneuve 激励锥度] 低 -20 dB

宽边方向性和激励
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度和激励锥度设计平面阵列。激励锥度可控制旁瓣电平和分布。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心,从而形成沿正负 z 轴的双向波束。
使用此设计算法时,单元间间距始终为 0.5 λ,当指定增益时,x 方向和 y 方向上的辐射器数量相等,当在 x 平面和 y 平面上指定不同的 3-dB 波束宽度时,x 方向和 y 方向上的辐射器数量不相等。每个单元的激励是两个线性阵列激励的乘积,一个沿 x 轴排列,另一个沿 y 轴排列。
用户可以将激励锥度设置为等激励 [均匀]、所有旁瓣相等 [Dolph-Chebyshev] 或前几个旁瓣相等 [Villeneuve]。然后可以设置旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。

具有特定方向性的宽边零点
此合成算法根据指定的方向性和激励锥度设计平面零点阵列。激励锥度可控制旁瓣电平和分布。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心,从而形成沿正负 z 轴的双向波束。
此设计算法始终将单元间间距设置为 0.5 λ,x 方向和 y 方向上的辐射器数量相等。激励由单元在 Bayliss 曲线上位于阵列中心(原点)和最大外半径之间的相对位置决定。
用户可以将激励锥度设置为等激励 [均匀],或准均匀指定电平的近旁瓣 [Bayliss]。然后可以设置旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。但是,由于设计的性质,这种指定很难控制,可能导致结果不符合指定的要求。

宽边方向性、扫描角和锥度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度、扫描角和激励锥度设计平面阵列。激励锥度可控制旁瓣电平和分布,而扫描角(从宽边指定)用于设计一个以特定角度倾斜的阵列。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心,从而形成沿正负 z 轴的双向波束。
此设计算法可以使用单元间间距作为输入。数值可在 0 λ 和 5 λ 之间。当指定增益时,选择 x 方向和 y 方向上的辐射器数量相等,当在 x 平面和 y 平面上指定不同的 3-dB 波束宽度时,选择 x 方向和 y 方向上的辐射器数量不相等。每个单元的激励是两个线性阵列激励的乘积,一个沿 x 轴排列,另一个沿 y 轴排列。
用户可以将激励锥度设置为等激励 [均匀]、所有旁瓣相等 [Dolph-Chebyshev] 或前几个旁瓣相等 [Villeneuve]。然后可以设置旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。

直接指定布局
此算法允许直接指定阵列及其激励。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。因此,用户可以使用 Antenna Magus 中的阵列例程来评估自定义阵列布局。阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。
用户可以分别指定 x 方向和 y 方向上的单元数量、单元间间距和间距方法。对于激励锥度,用户可以选择等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve]。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。每个单元的激励是两个线性阵列激励的乘积,一个沿 x 轴排列,另一个沿 y 轴排列。由于不能调整布局来实现这些目标,因此无法保证旁瓣指定。

峰值方向性的方位角方向
此合成算法根据给定方位角方向的指定方向性设计圆形阵列。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。
用户可以指定方位角方向,以及方向性、给定半径或特定的的单元数量。当他们指定方位角方向和方向性时,该设计算法会根据最少的单元数量设计阵列,相邻单元间距约为四分之一波长。
当指定单元数量时,会设计尽可能小的半径;而当指定阵列半径时,会选择最少的单元数量;在这两种情况下,相邻单元间距约为四分之一波长。

直接指定布局
此算法允许直接指定阵列及其激励。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。因此,用户可以使用 Antenna Magus 中的阵列例程来评估自定义阵列布局。阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。
可以指定阵列中的单元数量,以及阵列的半径。

增益或波束宽度
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度设计圆形阵列(由多个单元同心环组成)。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上(以 z 轴为中心),并将主波束辐射沿正负 z 轴方向排列。假设阵列单元为各向同性时,则该阵列的辐射方向图为围绕 z 轴的旋转图形。

扫描角和增益
此合成算法根据指定的方向性或波束宽度设计圆形阵列(由多个单元同心环组成)。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上(以 z 轴为中心),并将主波束辐射沿正负 z 轴方向排列。当各向同性时,此合成算法根据给定方位角方向和仰角方向的指定方向性设计同心圆阵列(由一组阵列单元同心环组成)。Antenna Magus 始终将阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。假设阵列单元为各向同性,则该阵列的合成辐射方向图为围绕 x-y 平面的镜像。
用户可以指定主波束的方位角方向和仰角方向,以及所需的主波束方向性。图形显示了角度的定义。
选择均匀激励分布锥度(所有单元均匀激励)或基于泰勒分布的激励分布锥度。使用泰勒分布时,您可以选择保持旁瓣电平以及该电平下的旁瓣数量,而均匀锥度不提供旁瓣电平控制。

扫描角和波束宽度
此合成算法可设计一个由多个单元同心环组成的同心圆阵列。它在给定的方位角方向和仰角方向上提供具有指定波束宽度的主波束。Antenna Magus 将此阵列的单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。假设阵列单元为各向同性,则该阵列的合成辐射方向图为围绕 x-y 平面的镜像。
用户可以指定主波束的方位角方向和仰角方向,以及所需的主波束波束宽度。图形显示了角度的定义。当使用各向同性单元方向图合成阵列辐射方向图时,辐射方向图始终围绕 xy 平面镜像。
选择均匀激励分布锥度(所有单元均匀激励)或基于泰勒分布的激励分布锥度。使用泰勒分布时,您可以选择保持旁瓣电平以及该电平下的旁瓣数量,而均匀锥度不提供旁瓣电平控制。

直接指定布局
此算法允许直接指定同心圆阵列。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。此选项在评估自定义或预设计阵列布局的性能时很有用。Antenna Magus 将此阵列的单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。是否包含中心单元是可选的。
用户可以指定同心环数量、单元环间距以及单元之间的最小方位角间距。方位角间距是最小值,该算法会调整每个环的间距,使每个环中的单元间距相等,但不小于此值。
除了物理阵列布局属性外,还可以指定阵列的激励锥度,以实现波束方向控制和旁瓣电平控制。单元相位调整和使用分布锥度的效果取决于阵列单元的物理布局和间距,这可能会导致无法实现指定的性能。图形显示了角度的定义。

直接指定布局
此算法允许直接指定阵列及其相位激励。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。因此,用户可以使用 Antenna Magus 中的阵列例程来评估自定义阵列布局。阵列的半径位于 x-y 平面上,而高度在 z 方向上延伸。
在物理方面,可以设置阵列沿圆周(弧)方向的单元数量、沿高度方向的单元数量、半径、角度范围以及沿高度方向的单元间距。在电气方面,可以设置径向和高度方向的增量相移。

直接指定布局
此算法允许直接指定阵列及其激励。Antenna Magus 根本不会调整阵列布局,以实现特定的电气目标。因此,用户可以使用 Antenna Magus 中的阵列例程来评估自定义阵列布局。阵列单元排列在 x-y 平面上,以 z 轴为中心。
用户可以分别指定 x 方向和 y 方向上的单元数量、单元间间距和间距方法。对于激励锥度,他们可以选择等激励 [均匀]、均匀旁瓣电平 [Dolph-Chebychev] 和前几个旁瓣均匀 [Villeneuve]。然后,他们可以指定旁瓣电平和旁瓣数量(如适用)。在矩形阵列中,每个单元的激励是两个线性阵列激励的乘积,一个沿 x 轴排列,另一个沿 y 轴排列。从该激励分布中,可以提取三角形阵列的子集。由于不能调整布局来实现这些目标,因此无法保证旁瓣指定。

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