學(xué)習(xí)通信對(duì)抗測(cè)向時(shí)，看到天線的方向特性圖，因?yàn)槭菢O坐標(biāo)圖，還是畫出來(lái)好理解一些

一、單環(huán)天線

單環(huán)天線的方向特征，即該天線的振幅方向函數(shù)為：
$f(\theta)=sin(\frac{\pi d}{\lambda}cos(\theta))$
畫它的方向特性圖方法是在極坐標(biāo)系中畫出其振幅方向函數(shù)的絕對(duì)值： $\left|f(\theta))\right|=\left| sin(\frac{\pi d}{\lambda}cos(\theta))\right|$ ，根據(jù) $\frac{{\pi d}}{\lambda } \in \left[ {0,0.5} \right]$ 或 $\frac{{\pi d}}{\lambda } \in \left[ {0,0.5} \right]$ 或 $\frac{{\pi d}}{\lambda } =1$ 分別畫出其方向特性圖。

其代碼如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.02)
r=np.cos(theta)
plt.subplot(121,polar=True)
plt.plot(theta, np.abs(np.cos(theta)), '--', lw=2)
plt.plot(theta, np.abs(np.sin(0.5*np.pi*np.cos(theta))), lw=2)

plt.subplot(122,polar=True)
plt.plot(theta, np.abs(np.sin(0.6*np.pi*np.cos(theta))), '--', lw=2)
plt.plot(theta, np.abs(np.sin(0.51*np.pi*np.cos(theta))), lw=2)
# plt.rgrids(np.arange(0.5,2,0.5),angle=45)
# plt.thetagrids([0,45,90])
plt.show()

下面是只顯示一個(gè)圖，更清晰方便展示：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.02)
d_lambda = 10

ax = plt.subplot(111,polar=True)
ax.set_thetagrids(np.arange(0.0, 360.0, 10.0)) # 用于設(shè)置極坐標(biāo)角度網(wǎng)格線顯示
ax.set_theta_zero_location('N')  # 用于設(shè)置極坐標(biāo)0°位置,其值可為'N','NW','W','SW','S','SE','E','NE'
ax.set_theta_direction(-1)  # 用于設(shè)置極坐標(biāo)的正方向，參數(shù)為-1時(shí)為順時(shí)針方向；反之。
plt.plot(theta, np.abs(np.sin(d_lambda*np.pi*np.cos(theta))),  color=[1,0 ,0], lw=2)
plt.title("d_lambda="+str(d_lambda), y=-0.15, fontsize=18)
plt.savefig('d_lambda='+str(d_lambda)+'.png')
plt.show()

結(jié)果如下：

d_lambda=0.1.png

d_lambda=0.2.png

d_lambda=0.3.png

d_lambda=0.35.png

d_lambda=0.4.png

d_lambda=0.45.png

d_lambda=0.5.png

d_lambda=0.55.png

d_lambda=0.6.png

d_lambda=0.65.png

d_lambda=0.7.png

d_lambda=0.75.png

d_lambda=0.8.png

d_lambda=0.85.png

d_lambda=0.9.png

d_lambda=0.95.png

d_lambda=1.png

二、復(fù)合環(huán)天線

復(fù)合環(huán)天線的方向特征，即該天線的振幅方向函數(shù)為：
$f\left( \theta \right) = \sqrt {{{\cos }^2}\theta + 2k\cos {\varphi _0}\cos \theta + {k^2}}$
畫它的方向特性圖方法是在極坐標(biāo)系：先確定 $k$ 和 $\varphi _0$ 值，然后再畫出其方向特性圖。
其代碼為：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.02)
phi0 = 1
k = 1

ax = plt.subplot(111,polar=True)
ax.set_thetagrids(np.arange(0.0, 360.0, 10.0)) # 用于設(shè)置極坐標(biāo)角度網(wǎng)格線顯示
ax.set_theta_zero_location('N') # 用于設(shè)置極坐標(biāo)0°位置,其值可為'N','NW','W','SW','S','SE','E','NE'
ax.set_theta_direction(-1) # 用于設(shè)置極坐標(biāo)的正方向，參數(shù)為-1時(shí)為順時(shí)針方向；反之。
plt.plot(theta, np.sqrt(np.square(np.cos(theta))+2*k*np.cos(phi0)*np.cos(theta)+np.square(k)),  color=[1,0 ,0], lw=2)
plt.title("k="+str(k)+",phi0="+str(phi0), y=-0.15, fontsize=18)
plt.savefig("k="+str(k)+" with phi0="+str(phi0)+'.png')
plt.show()

其結(jié)果如下：