EqOAM_Radar_RadiationPattern3D.rar_PATTERN radar_radar_方向图_轨道角动量

% 计算OAM的3D方向图 % 最后修改 20170927 clc clear close all format long %% wave parameters c=3e8; % 光速 f=10e9; % 发射频率 lambda=c/f; % 发射波长 k=2*pi/lambda; % 传播常数 w=2*pi*f; % 传播角频率 fs=2000e9; % 采样频率 ts=1/fs; % 采样时间间隔 %% 等效OAM参数 radius=10*lambda; Na = 400; l=2; PhiNa=2*pi/Na*(0:Na-1); % 各个天线的方位 LocAtnas=radius*[cos(PhiNa);sin(PhiNa);zeros(1,Na)]; % 各个天线的坐标 Theta = 0:.01:pi; % 俯仰 Phi = 0:.01:2*pi; % 方位 NPhi = length(Phi); NTheta = length(Theta); %% 计算OAM主瓣方向图 沿着方位为0的二维方向图 RadiPattern = zeros(length(Phi),length(Theta)); % 辐射方向图 for ii=1:length(Theta) rA=-radius*cos(Theta(ii))*cos(repmat(PhiNa',1,NPhi)-repmat(Phi,Na,1)); % 天线沿theta方向的等效距离 RadiPattern(:,ii)=abs(sum(exp(1j*k*rA).*exp(1j*l*repmat(PhiNa',1,NPhi)))); % 求辐射方向图 end % maxValue=max(RadiPattern); %整个360°的最大值，为了在画极坐标图的时候最大值是1，否则很可能出现1.5导致图不好看 % thetaMax0 = Theta(index); % rAMax=-radius*cos(thetaMax0)*cos(PhiNa); % figure % polar(Theta,RadiPattern/maxValue); % 极坐标方向图 [MaxValuesC,IndexsC]=max(RadiPattern); % 找二维方向图数组当中的最大值 [MaxValue,Index] = max(MaxValuesC); ThetaMax = Theta(Index); % 最大Theta方向 PhiMax = Phi(IndexsC(Index)); % 最大Phi方向 [ThetaGd, PhiGd] = meshgrid(Theta,Phi); % RadiPatternNorm = RadiPattern/MaxValue; figure mesh(ThetaGd,PhiGd,RadiPatternNorm) XGd = RadiPatternNorm.*cos(ThetaGd).*cos(PhiGd); % 坐标系转换 YGd = RadiPatternNorm.*cos(ThetaGd).*sin(PhiGd); ZGd = RadiPatternNorm.*sin(ThetaGd); figure mesh(XGd,YGd,ZGd) axis equal %纵、横坐标采用等长刻度 title(['归一化电场方向图 \itl=' num2str(l) ' \itN=' num2str(Na) ' \itR=' num2str(radius)]) %% 计算有OAM调制的环形天线阵并指定主波束方向的方向图 沿着方位为0的二维方向图 RadiPattern = zeros(length(Phi),length(Theta)); % 辐射方向图 for ii=1:length(Theta) rA=-radius*cos(Theta(ii))*cos(repmat(PhiNa',1,NPhi)-repmat(Phi,Na,1)); % 天线沿theta方向的等效距离 RadiPattern(:,ii)=abs(sum(exp(1j*k*rA).*exp(1j*k*radius*cos(ThetaMax)*cos(repmat(PhiNa',1,NPhi)-PhiMax)).*exp(1j*l*repmat(PhiNa',1,NPhi)))); % 求辐射方向图 end RadiPatternNorm = RadiPattern/MaxValue; figure mesh(ThetaGd,PhiGd,RadiPatternNorm) XGd = RadiPatternNorm.*cos(ThetaGd).*cos(PhiGd); % 坐标系转换 YGd = RadiPatternNorm.*cos(ThetaGd).*sin(PhiGd); ZGd = RadiPatternNorm.*sin(ThetaGd); figure mesh(XGd,YGd,ZGd) axis equal %纵、横坐标采用等长刻度 title(['归一化电场方向图 \itl=' num2str(l) ' \itN=' num2str(Na) ' \itR=' num2str(radius)]) % %% 计算在主波束方向上相位梯度的情况 % z = 2000*lambda; % 接收窗口 % Nx = 400; % Ny = 400; % Dx = 100*lambda; % Dy = 100*lambda; % xRange = linspace(-Dx,Dx,Nx); % % yRange = linspace(z/tan(maxTheta)-Dy,z/tan(maxTheta)+Dy,Ny); % 对到主波束 % yRange = linspace(-Dy,Dy,Ny); % Signals = zeros(Nx,Ny); % % for ia=1:Na % 计算接收窗口处的相位 % Mtxx=repmat(yRange,[1,Nx]); % Mtxy=repmat(xRange,[Ny,1]); % Mtxy=Mtxy(:).'; % Mtx=[Mtxy;Mtxx;z*ones(1,Nx*Ny)]; % dists=repmat(LocAtnas(:,ia),[1,Nx*Ny])-Mtx; % dists=sqrt(sum(dists.^2)); % Signals=Signals+reshape(exp(1j*k*dists).*exp(1j*k*radius*cos(theta0)*cos(PhiNa(ia))).*exp(1j*l*PhiNa(ia)),Nx,Ny);% sum by antennas % end % figure % imagesc(xRange,yRange,abs(Signals)); % xlabel('x (m)') % ylabel('y (m)') % figure % imagesc(xRange,yRange,angle(Signals)); % xlabel('x (m)') % ylabel('y (m)') %% 二次补偿 计算有OAM调制的环形天线阵并指定主波束方向的方向图 沿着方位为0的二维方向图 失败没用 % theta0 = thetaMax0; % theta1 = pi/2-thetaMax1; % RadiPattern = zeros(1,length(Theta)); % 辐射方向图 % for ii=1:length(Theta) % rA=-radius*cos(Theta(ii))*cos(PhiNa); % 天线沿theta方向的等效距离 % RadiPattern(ii) = abs(sum(exp(1j*k*rA).*exp(1j*k*radius*cos(theta0)*cos(PhiNa)).*exp(1j*k*radius*cos(theta1)*cos(PhiNa)).*exp(1j*l*PhiNa))); % 求辐射方向图 % end % figure % plot(Theta, RadiPattern); % [maxValue,index]=max(RadiPattern); % thetaMax0 = Theta(index); % rAMax=-radius*cos(thetaMax0)*cos(PhiNa); % figure % polar(Theta,RadiPattern/maxValue); % 极坐标方向图 % title(['归一化电场方向图 \itl=' num2str(l) ' \itN=' num2str(Na) ' \itR=' num2str(radius)])