用deepseek做图表，分析相控阵天线的测试数据
用deepseek做图表，分析相控阵天线的测试数据
我们在前面几个章节介绍过相控阵天线的特点，在本篇文章中，我们将基于某型相控阵天线的实测数据，通过DeepSeek分析数据，自动生成图表并进行专业的趋势解读，主要包括以下内容：
天线3dB波束宽度与频率、方位角、离轴角的关系
天线指向误差与角度、频率的关系
天线增益随离轴角的变化趋势以及天线下降的拟合公式
分析工具为Matplotlib和Seaborn，所有图表与趋势分析均由DeepSeek自动生成。
数据来源于某相控阵天线的测试报告。我们使用用Matplotlib和Seaborn创建可视化的图表，所有图表与趋势分析均由DeepSeek自动生成。
天线3dB波束宽度分析
方位角=0度的时候，波束宽度和工作频率、离轴角的关系
相控阵天线3dB波束角度分析
分析结论（方位角=0°）：
随着离轴角增大，天线波束角度变宽，方向性变差。
高频信号（如12.7GHz）波束更窄，低频信号（如10.7GHz）波束更宽。
在大角度偏转时（如±60°），天线波束明显扩散，指向性能下降明显。
离轴角15度，天线3dB波束宽度和方位角、工作频率的关系
相控阵天线波束角分析
方位角 (°) | 10.7 GHz | 11.2 GHz | 11.7 GHz | 12.2 GHz | 12.7 GHz |
|---|---|---|---|---|---|
0 | 5.2 | 5.1 | 4.9 | 4.6 | 4.6 |
45 | 4.1 | 4.1 | 3.8 | 3.7 | 3.5 |
90 | 3.5 | 3.3 | 3.2 | 3.1 | 3.0 |
135 | 4.3 | 4.1 | 4.0 | 3.7 | 3.6 |
分析结论（离轴角=15°）
方位角影响 在方位角90°时，波束角度最小（3.0°-3.5°）
在方位角0°时，波束角度较大（4.6°-5.2°）
在方位角135°时，波束角度中等（3.6°-4.3°）
整体呈现中心对称的U形分布，90°方位角为最低点
频率影响
高频（12.7GHz）：波束角度整体较小
低频（10.7GHz）：波束角度整体较大
随着频率增加，波束宽度逐渐变窄，12.7GHz时在90°达到最小3.0°
最优性能
最佳性能出现在方位角90°、频率12.7GHz时，波束角度仅为3.0°
最差性能出现在方位角0°、频率10.7GHz时，波束角度为5.2°
这种变化趋势表明，相控阵天线在不同方位角下的性能存在明显差异，90°方位角通常提供最窄的波束宽度。
天线指向误差分析
方位角0°，天线指向误差和离轴角、工作频率的关系
相控阵天线指向误差图
离轴角15度，天线指向误差和方位角、工作频率的关系
天线指向误差分析图
分析结论
误差分布趋势：所有频率下的指向误差都呈现出对称性分布趋势，在负离轴角区域误差较大，随着离轴角接近0°，误差逐渐减小。
频率影响：较高频率（12.2GHz和12.7GHz）在正离轴角区域表现出更大的负误差，说明高频对指向精度要求更高。
最佳工作区域：在离轴角-15°到+15°范围内，所有频率的指向误差都较小（绝对值小于0.2°），这是天线的最佳工作区域。
误差极值：最大正误差出现在10.7GHz和12.7GHz的-60°离轴角处（1.3°），最大负误差出现在11.2GHz和12.7GHz的+60°离轴角处（-1.4°）。
频率稳定性：11.7GHz在整个离轴角范围内的误差变化最为平缓，表现出较好的稳定性。
天线增益和离轴角的关系
天线增益下降和离轴角关系
分析结论
对称性特征：所有频率下的增益下降都呈现出明显的对称性，在离轴角±60°处增益下降最大，在0°离轴角时增益下降为0dB。
频率影响：较高频率（12.7GHz）在±60°离轴角处表现出最大的增益下降（4.3dB和3.95dB），说明高频对天线增益的影响更显著。
最佳工作区域：在离轴角-30°到+30°范围内，所有频率的增益下降都较小（小于1.25dB），这是天线的最佳工作区域。
边缘性能：在±60°离轴角处，所有频率的增益下降都超过2.9dB，最大达到4.3dB，说明天线在边缘区域的性能明显下降。
频率稳定性：11.7GHz在±30°离轴角处的增益下降相对较大（1.25dB和0.86dB），但在±60°处的下降处于中等水平，表现出不同的变化特性。
设计建议：对于需要宽角度覆盖的应用，应优先考虑在±30°范围内工作；对于高频应用，需要特别注意边缘区域的增益补偿。
天线增益下降和离轴角的关系的二次曲线拟合
考虑到在0°离轴角时天线增益下降应为0dB，我们采用通过原点的二次曲线进行拟合： Y=aX2+bX
X：离轴角（°）
Y：增益下降（dB）
采用约束最小二乘法得到不同频率条件下的二次多项式参数：
频率 (GHz) | a (×10⁻³) | b (×10⁻³) | 拟合优度 R² |
|---|---|---|---|
10.70 | 0.921 | -5.33 | 0.998 |
11.20 | 1.164 | -0.567 | 0.997 |
11.70 | 0.996 | -0.700 | 0.999 |
12.20 | 1.049 | 1.80 | 0.998 |
12.70 | 1.239 | -1.77 | 0.996 |
有了上面的拟合多项式，当我们要计算不同离轴角情况下天线的增益下降值时，直接选择临近的工作频率，然后把离轴角X带入多项式中，即可计算得到天线增益的下降值。
例如对于11.7GHz信号，在离轴角45°时：
Y=0.996×10^{-3}*45^2+(-0.700)×10^{-3}*45≈1.85dB
总结
本文基于实际测试数据，借助DeepSeek智能图表生成与趋势分析能力，完成了对相控阵天线多项关键性能的可视化与量化评估：
性能维度 | 主要结论 |
|---|---|
波束宽度 | 随频率升高而变窄，方位角90°最优；高频12.7GHz实现波束最小至3.0° |
指向误差 | 随角度增大而上升，11.7GHz稳定性最好；最佳工作范围为±15° |
增益下降 | 对称分布，高频信号更严重；±30°范围内增益下降较小 |
拟合模型 | 增益下降拟合优度高达0.998以上，可准确预测任意离轴角下的衰减程度 |