天线毕业论文.doc

1无线系统中天线特性分析软件的编制专业班级：2007级通信2班姓名：李孟柱指导教师：栾秀珍信息科学技术学院2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3AbstractWiththerapiddevelopmentofthewirelesscommunication,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.Keywords: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.22.1对称振子.22.2对称振子的输入阻抗.42.3耦合对称振子的辐射阻抗.62.4天线方向性系数与增益系数.10第3章Matlab开发软件.143.1Matlab介绍.143.2Matlab开发软件的应用.153.3MatlabGUI介绍.15第4章天线参数计算软件的设计.164.1界面设计.164.2界面功能验证.25结束语.32参考文献.33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。无线系统中天线特性分析软件的编制2第2章天线参数的基础知识2.1对称振子对称振子：又称双极天线，由两段长度为l的等长的直导线构成，在两线间隙处由传输线进行馈电。对称振子可看作是由末端开路的平行双线过渡而成的(如图2.1和图2.2所示)，故可近似认为对称振子上的电流分布为纯驻波分布。图2.1对称振子结构图图2.2末端开路的传输线过渡成对称振子图2.3半波和全波对称振子的全波分布电流分布的解析式为无线系统中天线特性分析软件的编制30)(sin0)(sin)(zzlIzzlIzIMM(2.1)IM：对称振子上的波腹电流振幅值。：对称振子电流的相位常数，。图2.4直角球坐标系中的对称振子将对称振子划分成无限多个元长度，而每一个元长度就可以看成是一个电流元I(z)dz。已知电流元的辐射场为rrlIrIljrEEjrj-0esin60jesin2),(2.2)在对称振子的左臂z1点处和右臂z2点处各选定一个电流元d)(sind)(11