引言毫米波雷达如果一个收发天线一次只能测一个距离反射点位置所在的范围是以发射源为圆心的球面。2天线2球面相交范围缩小到一个圆3天线3球面相交范围缩小到几个点……要描绘出一个3D物体的轮廓得需要多少天线电磁波原本是向四面八方扩散的相控阵能使波束聚焦一个方向并能随意改变聚焦方向。激光雷达光束是聚焦的要获取一个面扫描式思路是线动成面改变线型排布的n线激光束方向。半固态通过振镜等改变光路实现扫描纯固态一种思路是利用光学相控阵直接改变射出光线的方向。都用到了相控阵这是个啥啥原理相控阵简单地讲就是利用波的干涉现象叠加多个固定相位差的同频信号在振幅加强方向形成具有指向性的主瓣其余方向抵消削弱。通过改变固定相位差的值来改变主瓣方向。电磁波怎么分布的看不见摸不着挺难想象的。咋就能形成一个主瓣呢其余方向呢电磁波扩散呈球型以下用一个平面与球相交截取一个半圆平面直观显示电磁波的分布。费话不多说懒得一步一步查手册写代码先让AI给段。先让AI给一段代码输入matlab绘制z(x,y)Asin(2πx2y2ϕ)z(x, y) A \sin(2 \pi \sqrt{x^2 y^2} \phi)z(x,y)Asin(2πx2y2ϕ)限制(x,y)在圆内x2y2R2x^2 y^2 R^2x2y2R2。输出测试通过绘制的是3D图。重新要求2维平面上颜色显示z值小修改视场角为俯视。% 1. 定义参数A1;% 振幅R5;% 圆的半径ph0;% 相位偏移 phiresolution0.1;% 网格分辨率越小越精细% 2. 生成极坐标网格% r: 半径从 0 到 R% theta: 角度从 0 到 2*pir0:resolution:R;theta0:resolution/5:2*pi;% 角度步长通常比半径小以获得更均匀的网格[R_grid,Theta_grid]meshgrid(r,theta);% 3. 转换为直角坐标 (x, y)XR_grid.*cos(Theta_grid);YR_grid.*sin(Theta_grid);% 4. 计算 Z 值% 注意sqrt(x^2y^2) 在极坐标下直接等于 r (即 R_grid)ZA*sin(2*pi*R_gridph);% 5. 绘图figure;surf(X,Y,Z);shading interp;% 平滑着色去除网格线感colormap jet;% 设置颜色映射axis equal;% 保证 x,y 轴比例一致使圆看起来是圆的xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);title([z ,num2str(A),*sin(2\pi\sqrt{x^2y^2} ,num2str(ph),)]);view(0,90);% 平面上改俯视视角colorbar;% 显示颜色条调试一个可修改参数版在上面代码段的基础上修改调试。最后得到一个版本可输入参数发射源间距、个数、相控度数。为functionSpaceWavPlot(klam,num,deg)% 波源间距的波长倍数波源个数相控相位度数% 1. 定义参数phdeg/180*pi;% 相位偏移 phiLam1;% 波长λsin(2*pi*r) 的周期T1A1;% 振幅ifnum5R5*Lam;elseRnum*Lam;% 显示区域半径endNwavnum;% 叠加个数波束集中程度Dwavklam*Lam;% 波源间距λ/2Pwavlinspace(-(Nwav-1)/2*Dwav,(Nwav-1)/2*Dwav,Nwav);Xcpreshape(Pwav,[1,1,Nwav]);% Pwav重整到第3维加到每个坐标上% 2. 生成极坐标网格resolution0.05;% 网格分辨率越小越精细r0:resolution:R;% 半径r: [0,R]theta0:resolution/5:pi;% 角度theta: [0,pi], 角度步长比半径小以获得更均匀的网格[R_grid,Theta_grid]meshgrid(r,theta);% 3. 转换为直角坐标 (x, y)XR_grid.*cos(Theta_grid);X3dXXcp;YR_grid.*sin(Theta_grid);R3dsqrt(X3d.^2Y.^2);% Y自动扩展原 R sqrt(x^2 y^2);% 4. 计算 Z 值ph_sh2*pi/Lam*Xcp*sin(ph);% 相移2πd/λ* sinθθ主瓣方向,阵(x分布)的法线(y轴)ZA*sin(2*pi*R3d-ph_sh);% 极坐标下 sqrt(x^2y^2) rZsum(Z,3);% 把第3维相加% 5. 绘图figure;figsurf(X,Y,Z);% 画立体图shading interp;% 平滑着色去除网格线感fig.FaceAlpha0.5;% 设置透明度colormap jet;% 设置颜色映射axis equal;% 保证 x,y 轴比例一致使圆看起来是圆的xlabel([X dir, Wave Source,, #number,num2str(num),, #distance,num2str(klam)]);ylabel([Y dir, #WaveNumber ,num2str(num)]);zlabel(Z);titleStr[Z A*sin(2pi*sqrt(x^2y^2) ph),, A,num2str(A),, deg,num2str(deg)];title(titleStr,Interpreter,none);view(0,90);% 幅值用颜色显示在平面上使用俯视视角colorbar;% 显示颜色条hold on;plot(Pwav,zeros(Nwav),.);hold off;end画图输出1个发射源的图像SpaceWavPlot(0.25,1,0);% 间距0.25个波长1个波源发射源位置分布在X轴上用小点标记了位置波源间距遵循λ/2以内增加发射源波束越来越集中SpaceWavPlot(0.25,5,0)SpaceWavPlot(0.25,9,0)5个发射源叠加9个发射源叠加改变主瓣方向15个源叠加0°、±45°的图像为SpaceWavPlot(0.25,15,-45);SpaceWavPlot(0.25,15,0);SpaceWavPlot(0.25,15,45);-45°0°45° 毫米波雷达、纯固态激光雷达，都在用的相控阵啥原理？电磁波怎么分布的？
引言毫米波雷达如果一个收发天线一次只能测一个距离反射点位置所在的范围是以发射源为圆心的球面。2天线2球面相交范围缩小到一个圆3天线3球面相交范围缩小到几个点……要描绘出一个3D物体的轮廓得需要多少天线电磁波原本是向四面八方扩散的相控阵能使波束聚焦一个方向并能随意改变聚焦方向。激光雷达光束是聚焦的要获取一个面扫描式思路是线动成面改变线型排布的n线激光束方向。半固态通过振镜等改变光路实现扫描纯固态一种思路是利用光学相控阵直接改变射出光线的方向。都用到了相控阵这是个啥啥原理相控阵简单地讲就是利用波的干涉现象叠加多个固定相位差的同频信号在振幅加强方向形成具有指向性的主瓣其余方向抵消削弱。通过改变固定相位差的值来改变主瓣方向。电磁波怎么分布的看不见摸不着挺难想象的。咋就能形成一个主瓣呢其余方向呢电磁波扩散呈球型以下用一个平面与球相交截取一个半圆平面直观显示电磁波的分布。费话不多说懒得一步一步查手册写代码先让AI给段。先让AI给一段代码输入matlab绘制z(x,y)Asin(2πx2y2ϕ)z(x, y) A \sin(2 \pi \sqrt{x^2 y^2} \phi)z(x,y)Asin(2πx2y2ϕ)限制(x,y)在圆内x2y2R2x^2 y^2 R^2x2y2R2。输出测试通过绘制的是3D图。重新要求2维平面上颜色显示z值小修改视场角为俯视。% 1. 定义参数A1;% 振幅R5;% 圆的半径ph0;% 相位偏移 phiresolution0.1;% 网格分辨率越小越精细% 2. 生成极坐标网格% r: 半径从 0 到 R% theta: 角度从 0 到 2*pir0:resolution:R;theta0:resolution/5:2*pi;% 角度步长通常比半径小以获得更均匀的网格[R_grid,Theta_grid]meshgrid(r,theta);% 3. 转换为直角坐标 (x, y)XR_grid.*cos(Theta_grid);YR_grid.*sin(Theta_grid);% 4. 计算 Z 值% 注意sqrt(x^2y^2) 在极坐标下直接等于 r (即 R_grid)ZA*sin(2*pi*R_gridph);% 5. 绘图figure;surf(X,Y,Z);shading interp;% 平滑着色去除网格线感colormap jet;% 设置颜色映射axis equal;% 保证 x,y 轴比例一致使圆看起来是圆的xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);title([z ,num2str(A),*sin(2\pi\sqrt{x^2y^2} ,num2str(ph),)]);view(0,90);% 平面上改俯视视角colorbar;% 显示颜色条调试一个可修改参数版在上面代码段的基础上修改调试。最后得到一个版本可输入参数发射源间距、个数、相控度数。为functionSpaceWavPlot(klam,num,deg)% 波源间距的波长倍数波源个数相控相位度数% 1. 定义参数phdeg/180*pi;% 相位偏移 phiLam1;% 波长λsin(2*pi*r) 的周期T1A1;% 振幅ifnum5R5*Lam;elseRnum*Lam;% 显示区域半径endNwavnum;% 叠加个数波束集中程度Dwavklam*Lam;% 波源间距λ/2Pwavlinspace(-(Nwav-1)/2*Dwav,(Nwav-1)/2*Dwav,Nwav);Xcpreshape(Pwav,[1,1,Nwav]);% Pwav重整到第3维加到每个坐标上% 2. 生成极坐标网格resolution0.05;% 网格分辨率越小越精细r0:resolution:R;% 半径r: [0,R]theta0:resolution/5:pi;% 角度theta: [0,pi], 角度步长比半径小以获得更均匀的网格[R_grid,Theta_grid]meshgrid(r,theta);% 3. 转换为直角坐标 (x, y)XR_grid.*cos(Theta_grid);X3dXXcp;YR_grid.*sin(Theta_grid);R3dsqrt(X3d.^2Y.^2);% Y自动扩展原 R sqrt(x^2 y^2);% 4. 计算 Z 值ph_sh2*pi/Lam*Xcp*sin(ph);% 相移2πd/λ* sinθθ主瓣方向,阵(x分布)的法线(y轴)ZA*sin(2*pi*R3d-ph_sh);% 极坐标下 sqrt(x^2y^2) rZsum(Z,3);% 把第3维相加% 5. 绘图figure;figsurf(X,Y,Z);% 画立体图shading interp;% 平滑着色去除网格线感fig.FaceAlpha0.5;% 设置透明度colormap jet;% 设置颜色映射axis equal;% 保证 x,y 轴比例一致使圆看起来是圆的xlabel([X dir, Wave Source,, #number,num2str(num),, #distance,num2str(klam)]);ylabel([Y dir, #WaveNumber ,num2str(num)]);zlabel(Z);titleStr[Z A*sin(2pi*sqrt(x^2y^2) ph),, A,num2str(A),, deg,num2str(deg)];title(titleStr,Interpreter,none);view(0,90);% 幅值用颜色显示在平面上使用俯视视角colorbar;% 显示颜色条hold on;plot(Pwav,zeros(Nwav),.);hold off;end画图输出1个发射源的图像SpaceWavPlot(0.25,1,0);% 间距0.25个波长1个波源发射源位置分布在X轴上用小点标记了位置波源间距遵循λ/2以内增加发射源波束越来越集中SpaceWavPlot(0.25,5,0)SpaceWavPlot(0.25,9,0)5个发射源叠加9个发射源叠加改变主瓣方向15个源叠加0°、±45°的图像为SpaceWavPlot(0.25,15,-45);SpaceWavPlot(0.25,15,0);SpaceWavPlot(0.25,15,45);-45°0°45°