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天线模式（第一部分）

该示例涉及使用EngeePhased库的系统对象（SO）设置和构建各种天线元件的方向性图案（DN）。

天线元件的初始参数

绘制之前，请选择图形类型：gr() - 静态，plotlyjs() - 动态。

In [ ]: 
is_dinamic_plot = false # динамический график (true или false)
is_dinamic_plot ? plotlyjs() : gr()
Out[0]:
Plots.GRBackend()

设置天线元件的基本参数：

In [ ]: 
fc = 500e6 # частота излучения антенны
freq_rng = [50e6 1000e6] # частотный диапазон антенны

azim_ang = reshape(Vector(-180:180),1,:) # диапазон азимутальных углов
elev_ang = reshape(Vector(-90:90),1,:); # диапазон по углу места

1.各向同性辐射器

所有天线元件均位于内置库 "EngeePhased"中。要设置各向同性天线元件的系统对象，必须调用函数EngeePhased.IsotropicAntennaElement ，在该函数中定义元件的必要参数：

In [ ]: 
# Содание антенного элемента
iso_element = EngeePhased.IsotropicAntennaElement(
    FrequencyRange=freq_rng, # частотный диапазон
    BackBaffled=false # обратное отражение
)
Out[0]:
IsotropicAntennaElement: FrequencyRange=[5.0e7 1.0e9] BackBaffled=false

要建立 DN，请按以下顺序调用输入参数的函数pattern ：

In [ ]: 
pattern(
    iso_element, # антенный элемента
    fc, # частота излучения антенны
    azim_ang, # диапазон азимутальных углов
    elev_ang # диапазон по углу места
)
title!(" ДН изотропного элемента")
plot!(colorbar_title="КНД (дБи)")
Out[0]:

2 余弦辐射器

通过分析，该天线的 DN 表达式如下： $\begin{align} f(az,el)=cos(az)^m cos(el)^n, \end{align}$ 其中$f-$ 是 DNF 函数； $az$ - 方位角 $el$ - 位置角； $m,n$ - 余弦度指数（大于等于零的实数）

余弦元素可通过函数CosineAntennaElement 进行编程定义：

In [ ]: 
cos_element = EngeePhased.CosineAntennaElement(
    FrequencyRange=[50e6 1000e6], # частотный диапазон
    CosinePower=[1.5 1.5] # показатели степени функции косинуса
)
Out[0]:
CosineAntennaElement: FrequencyRange=[5.0e7 1.0e9] CosinePower=[1.5 1.5]

让我们为新的天线元件构建 DN

In [ ]: 
pattern(cos_element,fc,azim_ang,elev_ang)
title!(" ДН косинусной антенны")
plot!(colorbar_title="КНД (дБи)")
Out[0]:

3 心形天线元件

天线单元是通过函数CardioidAntennaElement 形成的。要指定天线单元最小值的方向，必须使用参数NullAxisDirection 指定轴线及其方向：

In [ ]: 
cardiod_element = EngeePhased.CardioidAntennaElement(
    FrequencyRange=freq_rng, # частотный дипазон
    NullAxisDirection="-x" # направление минимума антенны
)
Out[0]:
CardioidAntennaElement: FrequencyRange=[5.0e7 1.0e9] NullAxisDirection=-x

根据参数NullAxisDirection ，天线元件 DN 特性将用表达式表示：

| "-x" | "-y" | "-z" | "-x" | "-y" | "-z" | "-z | --------- | -------- | |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(az-90^\circ)\cos(el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(az-90^\circ)cos(el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$ |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(az-180^\circ)\cos(el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(az-180^\circ)cos(el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$ |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(-el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(-el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$

| "+x" | "+y" | "+z" | "+z | --------- | -------- | |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(az+90^\circ)\cos(el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(az+90^\circ)cos(el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$ |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(az)\cos(el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(az)cos(el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$ |$\begin{align}f(az,el)=\frac{\sin(\frac{\pi}{2}\sin(el)+\frac{\pi}{2})}{2\sin(\frac{1}{2}(\frac{\pi}{2}\sin(el)+\frac{\pi}{2}))}\end{align}$

让我们来制作天线元件

In [ ]: 
pattern(cardiod_element,fc) 
title!("Диаграмма направленности кардиоидной антенны")
plot!(colorbar_title="КНД (дБи)")
Out[0]:

4.定制天线元件

除了已知的天线元件外，还可以创建具有自定义方向模式的自定义天线元件。

假设我们需要一个由高斯函数给出 DN 的天线元件。让我们使用函数gauss 对表面进行设置：

In [ ]: 
gauss(x,y) = exp.(-(x.^2 .+ y.^2))

x_grid = LinRange(-4,4,361) # сетка по оси x
y_grid = LinRange(-2,2,181) # сетка по оси y
custom_pattern = gauss(x_grid',y_grid);

以直角坐标显示曲面：

In [ ]: 
surface(
    x_grid,y_grid,custom_pattern,
    title="Повехность функции гаусса",
    xlabel="x",ylabel="y",
    zlabel="z",xlims=(-2,2)
)
Out[0]:

现在，让我们使用系统对象EngeePhased.CustomAntennaElement 生成一个自定义天线元件：

In [ ]: 
custom_element = EngeePhased.CustomAntennaElement(
    MagnitudePattern = custom_pattern
);
In [ ]: 
fig2 = pattern(custom_element,fc)
plot!(fig2,title="ДН пользовательской антенны",
    colorbar_title="КНД, дБи"
)
Out[0]:

应用自定义天线元件后，我们的 DND 方向性更强了。

结论

本例演示了使用内置库EngeePhased 构建和分析天线元件的特性。使用该库可以构建现成的天线元件，也可以用任意指向性图定义自己的天线元件。