pattern

アンテナ、アレイ、またはアレイの組み込み素子の放射パターンをプロットする

構文

pattern(object,frequency)

pattern(___,azimuth,elevation)

[pat,az,el] = pattern(___)

[___] = pattern(___,Name=Value)

説明

pattern(object,frequency) は、指定された周波数におけるアンテナ オブジェクトまたはアレイ オブジェクトの 3 次元放射パターンをプロットします。Antenna Toolbox™ では、遠方界半径が既定で 100λ に設定されています。詳細については、Field Calculation in Antennasを参照してください。

pattern(___,azimuth,elevation) は、指定された azimuth と elevation の角度を使用して、アンテナ オブジェクトまたはアレイ オブジェクトの放射パターンをプロットします。

[pat,az,el] = pattern(___) は、アンテナ オブジェクトまたはアレイ オブジェクトのパターンの大きさの値 pat と、それに対応する方位角 (az) および仰角 (el) を返します。

[___] = pattern(___,Name=Value) は、1 つ以上の名前と値の引数で指定された追加オプションを使用します。前の構文の入力引数および出力引数のいずれも使用できます。

ElementNumber プロパティおよび Termination プロパティを使用して、電圧源に接続されたアレイ内のアンテナ素子の組み込みパターンを計算します。電圧源モデルは、電源インピーダンスに直列に接続された 1 ボルトの理想的な電圧源で構成されます。組み込みパターンには、アレイ内の他のアンテナ素子による相互カップリングの影響が含まれます。

例

アレイの放射パターンの計算

70 MHz の周波数に対する既定の直線アレイの放射パターンを計算します。

l = linearArray;
pattern(l,70e6)

X-Z 平面におけるらせんの放射パターン

ヘリックス アンテナの放射パターンを xz 平面にプロットします。

h = helix; 
pattern (h, 2e9, 0, 1:1:360);

[pat,azimuth,elevation] = pattern (h, 2e9, 0, 1:1:360);

放射パターンと仰角の最大値と最小値を計算します。

pattern_max = max(max(pat))

pattern_max = 
8.7019

pattern_min = min(min(pat))

pattern_min = 
-11.5554

elevation_max = max(elevation) 

elevation_max = 
360

elevation_min = min(elevation) 

elevation_min = 
1

直線アレイの組み込み素子のパターン

直線アレイの組み込み素子のパターンを計算します。アレイ内の最初のアンテナ素子を励振させます。他のすべてのアンテナ素子を 50 オームの抵抗で終端させます。

l = linearArray;
pattern(l, 70e6, ElementNumber=1, Termination=50);

ヘリックス アンテナの指向性の値

ヘリックス アンテナの指向性を計算します。

h = helix;
D = pattern(h, 2e9, 0, 1:1:360);

最初の 5 つの指向性の値を表示します。

Dnew = D(1:5)

Dnew = 5×1

   -6.3683
   -6.1544
   -5.9270
   -5.6880
   -5.4392

ヘリックス アンテナの放射パターン

透明度を 0.5 に指定して、ヘリックス アンテナの放射パターンをプロットします。

p = PatternPlotOptions

p = 
  PatternPlotOptions with properties:

      Transparency: 1
         SizeRatio: 0.9000
    MagnitudeScale: []
     AntennaOffset: [0 0 0]

p.Transparency = 0.5;
ant = helix;
pattern(ant,2e9,patternOptions=p)

透明度の効果を理解するには、放射パターンのプロットで Overlay Antenna を選択します。

このオプションを選択すると、放射パターン上にヘリックス アンテナが重ねて表示されます。

ダイポール アンテナの放射パターン

ダイポール アンテナの放射パターンを直交座標系でプロットします。

pattern(dipole, 70e6:10e6:100e6, 0, 90, CoordinateSystem="rectangular")

方位角 0°、仰角 90° における指向性の値を表示します。

D = pattern(dipole, 70e6:10e6:100e6, 0, 90, CoordinateSystem="rectangular")

D = 4×1

  -49.5701
  -50.5630
  -50.3854
  -49.1831

ラジアル モノポール アンテナのゲインと実現ゲインの比較

ラジアル モノポール アンテナのゲインのプロットを可視化します。

pattern(monopoleRadial,75e6,Type="gain")

ラジアル モノポール アンテナのゲインのプロットを可視化します。

pattern(monopoleRadial,75e6,Type="realizedgain")

入力引数

object — アンテナまたはアレイ

アンテナ オブジェクト | アレイ オブジェクト | カスタム アンテナ | カスタム アレイ | pcbStack オブジェクト | installedAntenna オブジェクト | measuredAntenna オブジェクト

アンテナまたはアレイ。次のいずれかとして指定します。

• アンテナ カタログのアンテナ オブジェクト。

• アレイ カタログのアレイ オブジェクト。

• pcbStack オブジェクト。

• installedAntenna オブジェクト。

• measuredAntenna オブジェクト。

例: yagiUda

frequency — 放射パターンを計算またはプロットする周波数

スカラー | ベクトル

放射パターンを計算またはプロットする周波数。Hz 単位のスカラーまたはベクトルとして指定します。ベクトルの周波数は直交座標系をサポートします。

例: 70e6

データ型: double

azimuth — 方位角

–180:5:180 (既定値) | ベクトル

放射パターンを可視化するための方位角。度単位のベクトルとして指定します。座標系が uv に設定されている場合、このパラメーターで U の値を指定します。U の値の範囲は -1 から 1 までです。

例: 90

データ型: double

elevation — 仰角

–90:5:90 (既定値) | ベクトル

放射パターンを可視化するための仰角。度単位のベクトルとして指定します。座標系が uv に設定されている場合、このパラメーターで V の値を指定します。V の値の範囲は -1 から 1 までです。

例: 0:1:360

データ型: double

名前と値の引数

オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN として指定します。ここで、Name は引数名で、Value は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペアの順序は重要ではありません。

例: CoordinateSystem="uv"

CoordinateSystem — 放射パターンを可視化するための座標系

"polar" (既定値) | "rectangular" | "uv"

放射パターンを可視化するための座標系。"polar"、"rectangular"、"uv" のいずれかの文字列として指定します。

例: "rectangular"

データ型: string

Type — プロットする量

"directivity" | "gain" | "realizedgain" | "efield" | "power" | "powerdb" | "phase"

プロットする量。次のいずれかの文字列として指定します。

• directivity – 指向性 (dBi)

• gain – ゲイン (dBi)

  メモ

  アンテナのゲインと指向性は、100λ の距離で測定されます。

• realizedgain – 実現ゲイン (dBi)

• efield – 電界 (ボルト/メートル)

• power – 電力 (ボルト/メートル)²

• powerdb – 電力 (dB)

• phase – 位相 (度)

  メモ

  Polarization が指定されている場合にのみ、Type を phase に設定できます。

既定値は、損失がないアンテナの場合は "directivity"、損失があるアンテナの場合は "gain" です。損失があるアンテナの "directivity" をプロットすることはできません。タイプと偏波の詳細については、Field Calculation in Antennasを参照してください。

例: "efield"

データ型: string

Normalize — 電界パターンの正規化

false (既定値) | true | boolean

電界パターンの正規化を有効または無効にするフラグ。true または false として指定します。

例: false

データ型: logical

PlotStyle — 周波数がベクトルである場合の 2 次元パターン表示スタイル

"overlay" (既定値) | "waterfall"

周波数がベクトルである場合の 2 次元パターン表示スタイル。次のいずれかの文字列として指定します。

• overlay – 2 次元ライン プロットに周波数データを重ね合わせる

• waterfall – ウォーターフォール プロットで周波数データをプロットする

このプロパティは、出力引数なしで pattern 関数を使用する場合に使用できます。

例: "waterfall"

データ型: string

Polarization — 電界の偏波

"H" | "V" | "RHCP" | "LHCP"

電界の偏波。次のいずれかの文字列として指定します。

• H – 水平偏波

• V – 垂直偏波

• RHCP – 右旋円偏波

• LHCP – 左旋円偏波

既定では、複合偏波を可視化できます。

例: "RHCP"

データ型: string

ElementNumber — アレイ内のアンテナ素子番号

スカラー

アレイ内のアンテナ素子番号。スカラーとして指定します。このアンテナ素子が電圧源に接続されます。

メモ

このプロパティを使用して、アレイの組み込みパターンを計算します。

例: 1

データ型: double

Termination — アレイ素子の終端インピーダンスの値

50 (既定値) | スカラー

アレイ素子の終端インピーダンスの値。スカラーとして指定します。このインピーダンスの値は、電圧源に接続されたアンテナの組み込みパターンを計算しながら、アレイの他のアンテナ素子を終端させます。

メモ

このプロパティを使用して、アレイの組み込みパターンを計算します。

例: 40

データ型: double

PatternOptions — パターン プロットのプロパティを変更するパラメーター

PatternPlotOptions オブジェクト (既定値)

パターン プロットのプロパティを変更するパラメーター。PatternPlotOptions オブジェクトとして指定します。PatternPlotOptions オブジェクトでは次のプロパティを変更できます。

• Transparency

• SizeRatio

• AntennaOffset

• MagnitudeScale

例: PatternPlotOptions(Transparency=0.1)

データ型: double

出力引数

pat — アンテナ、アレイ、またはアレイの組み込み素子の放射パターンの大きさ

el 行 az 列の行列

アンテナ、アレイ、またはアレイの組み込み素子の放射パターンの大きさ。el 行 az 列の行列として返されます。el は仰角値の数、az は方位角値の数です。パターンは次のいずれかになります。

• directivity – 指向性 (dBi) (損失がないアンテナまたはアレイの場合)

• gain – ゲイン (dBi) (損失があるアンテナまたはアレイの場合)

• realizedgain – 実現ゲイン (dBi) (損失があるアンテナまたはアレイの場合)

• efield – 電界 (ボルト/メートル)

• power – 電力 (ボルト/メートル)²

• powerdb – 電力 (dB)

メモ

詳細については、Field Calculation in Antennasを参照してください。

データ型: double

az — 計算された放射パターンの方位角

度単位のベクトル

計算された放射パターンの方位角。度単位のベクトルとして返されます。

データ型: double

el — 計算された放射パターンの仰角

度単位のベクトル

計算された放射パターンの仰角。度単位のベクトルとして返されます。

データ型: double

参照

[1] Makarov, Sergey N. Antenna and EM Modeling in MATLAB. Chapter3, Sec 3.4 3.8. Wiley Inter-Science.

[2] Balanis, C.A. Antenna Theory, Analysis and Design, Chapter 2, sec 2.3-2.6, Wiley.

バージョン履歴

R2015a で導入

参考

オブジェクト

• PatternPlotOptions

関数

• EHfields | patternFromSlices | patternElevation | patternAzimuth

トピック

• Field Analysis of Monopole Antenna
• Field Calculation in Antennas
• Radiation Pattern
• Far-field Terminologies
• Meshing
• ソルバー