相信大家對(duì)于python這個(gè)詞都不陌生,不管是不是學(xué)技術(shù)的,這些年幾乎都會(huì)隨時(shí)聽(tīng)聽(tīng)到這個(gè)詞,因?yàn)樽钪苯拥?,隨著科技的發(fā)展,python在工人智能領(lǐng)域,特別方便,很多開(kāi)源的人工智能框架,都優(yōu)先使用python。在射頻領(lǐng)域, python展現(xiàn)出在陣列天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域巨大的潛力,是人工智能與天線設(shè)計(jì)的一次親密接觸。接下來(lái)就帶大家一起看看使用python設(shè)計(jì)不同線陣的應(yīng)用后,通過(guò)自動(dòng)化設(shè)計(jì)大大提升了天線的設(shè)計(jì)效率和提高工作效率的這一個(gè)過(guò)程。
圖1陣列天線自動(dòng)設(shè)計(jì)
均勻線陣
常見(jiàn)的線陣綜合法主要有均勻幅度法、切比雪夫綜合法和泰勒綜合法,其中,切比雪夫和泰勒綜合法是實(shí)現(xiàn)低副瓣陣列天線的兩種方法,具有副瓣電平可控的特性。作為本系列線陣的結(jié)束篇,回顧一下切比雪夫綜合法和泰勒綜合法。
切比雪夫綜合法
P階切比雪夫多項(xiàng)式如下:
當(dāng)天線的波瓣特性和切比雪夫多項(xiàng)式曲線一致時(shí),該天線輻射特性具有切比雪夫特性,此時(shí)旁瓣的幅度都均相等。由上式可知,當(dāng)陣列單元為偶數(shù)階時(shí),其陣因子如下:
泰勒綜合法
泰勒綜合法的線陣輻射特性具有如下特點(diǎn):
1.主瓣兩側(cè)的若干副瓣電平大小相似;
2.其余區(qū)域副瓣電平會(huì)單調(diào)減小。由以上特點(diǎn)可知,陣列天線的激勵(lì)從中間往兩側(cè)會(huì)單調(diào)遞減,不會(huì)發(fā)生切比雪夫綜合法中的跳變現(xiàn)象,方向圖函數(shù)為:
上式為構(gòu)造的泰勒空間因子,具有理想空間因子可調(diào)副瓣電平和前n-1個(gè)副瓣電平接近相等的性質(zhì),同時(shí)在遠(yuǎn)區(qū)副瓣保持了基本函數(shù)的副瓣峰值,也具備μ-1的衰減特性。其零點(diǎn)位置為:
S(m)=0。該式說(shuō)明,對(duì)泰勒線源進(jìn)行抽樣時(shí),抽樣結(jié)果只與抽樣點(diǎn)數(shù)相關(guān),可以看出激勵(lì)幅度與單元數(shù)量有關(guān),而和單元間距無(wú)關(guān)。下面展示了基于泰勒綜合法的20元陣列和40元陣列得到的方向圖,可看到陣元數(shù)越多,天線主瓣波束越窄。
a. 單元數(shù)為20,陣元間距d為λ,指向0度
圖 3 20陣元天線
b. 單元數(shù)為40,陣元間距為d為λ,指向0度
圖 4 40陣元天線
無(wú)人機(jī)陣列干擾天線設(shè)計(jì)
根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)目需求,設(shè)計(jì)一款2.4GHz的無(wú)人機(jī)平面陣列干擾天線,陣元如下圖所示,該天線陣元可展寬天線工作帶寬,同時(shí)有利于饋電設(shè)計(jì)。
圖 5 陣元結(jié)構(gòu)圖結(jié)合上一節(jié)分析性的結(jié)果,這里該陣列干擾天線采用泰勒綜合法抑制副瓣電平,實(shí)現(xiàn)了12dBi的天線增益,該平面天線不增加重量及體積,同時(shí)高增益有助于增強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程干擾能力,下圖分別給出陣列天線的方向圖與增益。
圖 6 干擾天線方向圖工程實(shí)施時(shí),該天線安裝在云臺(tái)上,通過(guò)陀機(jī)控制云臺(tái)方位與俯仰,對(duì)目標(biāo)無(wú)人機(jī)實(shí)施干擾。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:Python無(wú)人機(jī)陣列干擾天線自動(dòng)化設(shè)計(jì)
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