平面阵列天线的3D方向图的Python综合

概要

我的前面一篇博客阵列天线方向图乘积定理的Python实现已经介绍了怎么用Python实现任意直线阵的综合。接下来，我将用Python实现任意平面阵的综合。和HFSS综合的结果基本完全一致。

效果如下

16*16不可分离切比雪夫阵，阵元间距0.75λ

平面阵的阵因子函数

详细推导过程请参考王建老师的阵列天线分析与综合一书。
设有一个 N_xXN_x 单元的矩形栅格矩形平面阵列，放置在xy平面内，行间距
为dx，列间距为dy，如图所示。第 mn 个单元的位置矢量为：

阵因子方向图函数

设第 mn 个单元的激励电流为 I_mn ，则其远区辐射场可表示为 ：

波程差为

则第 mn 个单元的远区辐射场为

整个平面阵列的远区辐射场为

式中阵因子为

综合效果

16*16可分离切比雪夫阵，阵元间距0.75λ

python综合效果

HFSS综合效果

16*16不可分离切比雪夫阵，阵元间距0.75λ

python综合效果

HFSS综合效果

16*16不可分离切比雪夫阵，阵元间距0.75λ，扫描角30度

python综合结果

HFSS综合结果

总结

python的平面阵综合结果和HFSS综合得到的3D归一化方向图基本完全一致，最大增益略有差异。