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摘要：为加深学员对雷达收发系统中阵列天线方向特性原理的理解，利用MATLAB GUI编程方法设计、开发了相应的仿真平台。此平台层次清晰、可以动态仿真雷达阵列天线的方向图。实践表明，该仿真平台有利于改善课堂教学效果，激发学员的学习兴趣，也为学员课后的自学提供了良好的平台。
关键词：MATLAB GUI；雷达阵列天线；仿真平台
中图分类号：G615 文献标志码：A 文章编号：2095-9214（2015）02-0003-02
一、引言
“雷达收发原理”是我院雷达类专业的一门核心课程，该课程包含的知识点繁多、概念与原理较抽象，如何使学生直观、感性地理解并掌握课程相关知识点的物理概念是本课程教学中亟待解决的核心问题。经过近几年在教学内容、教学方法与效果评价等方面的探索改革，该课程已逐步形成理实一体交融的教学理念[1]。其中，基于自研的雷达收发实验箱和实验台开展的硬件实验大大激发了学员的学习兴趣。但是，针对新体制雷达收发系统中的重要组成部分——阵列天线，由于受到无法购置实际装备、实验场地等条件的限制，缺乏有效的教学演示手段。
本文基于MATLAB GUI仿真技术[2]开发了“雷达阵列天线方向特性”仿真平台，该平台既可以辅助教员理论授课，也可为学员提供课后实验平台，提高了理论教学和实践教学的效率，进一步加强学员对雷达收发系统的感性认识。
二、MATLAB GUI仿真技术
MATLAB是MathWorks公司出品的商业数学软件，具有强大的计算和绘图功能，特别是采用GUI（Graphical User Interfaces，图形用户界面）编程方式，可以制作能反复使用、操作简单且效果形象的仿真系统。图形用户界面是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。所以，MATLAB GUI仿真技术特别适合课程教学虚拟平台的高效设计与开发。
三、教学仿真平台
仿真平台的目的就是充分利用计算机运算速度快及可视化的特点，将教学内容中比较抽象、学员难以理解的重、难知识点，用形象直观的方式展示出来，辅助课堂教学，提高授课质量。
1、仿真内容的选取
根据近几年的教学经验及对教学内容的综合分析，在仿真平台内容的选取上，主要包括：直线阵与矩形阵两种典型雷达阵列天线的方向特性。围绕以上内容，展开相应仿真界面的设计开发。
2、Matlab GUI应用开发
“雷达阵列天线方向特性”教学仿真平台采用了用户与程序通过界面进行交互的模式，根据用户的输入，及时准确地向用户呈现结果以供学习，并可重复使用。整个系统由“阵列天线选择”主界面和仿真演示子界面组成。其中，“阵列天线选择”主界面完成雷达阵列天线阵形的选择；仿真演示子界面包含直线阵与矩形阵方向特性分析界面，如图1所示。整个仿真平台的操作主要通过图形控件完成，仿真结果能够实时动态地进行显示，参数对结果的影响一目了然。
为了使整个系统样式规范、操作简便，仿真系统的界面布局统一设置为：左上侧是阵列天线参数设置区，同时设置两个按键完成基本的性能参数计算和单次显示功能；左下侧给出程序源代码；右侧为计算结果显示区；右下侧设置重要参数的连续可调滑动条。
四、课程应用探讨
采用“雷达阵列天线方向特性”仿真平台势必对课堂教学和学生自学具有较好的辅助作用。
1） “雷达阵列天线方向特性”仿真系统的开发，将理论授课和仿真演示结合起来，有利于学员对知识的理解、消化。
2） 仿真系统开放了相应程序的源代码，并对其进行难点注释，鼓励学员利用MATLAB编程，为自主性实验的展开奠定了基础。
3） 基于MATLAB的仿真系统使用方便、扩展性强，避免了搭建雷达阵列天线硬件实验系统带来的成本高与场地限制等不足。
五、结语
本文围绕“雷达收发原理”课程的重要知识点——阵列天线，开发了一套课程仿真平台。该平台的仿真内容设计合理，操作界面友好，有利于使抽象的理论知识形象化，提高课堂教学的质量，激发学员的学习兴趣。同时也为学生的课后复习和实验提供了良好的平台，对该课程的教学是一个十分有益的补充。
（作者单位：空军预警学院）
参考文献：
[1] 汪枫，刘润华，张荣华. 雷达收发原理课程教学改革研究[J]. 空军预警学院学报，2013，05：384-385.
[2] 金波. 基于Matlab的“信号与系统”实验演示系统[J]. 实验技术与管理，2010，27（12）：104-107.
关键词：MATLAB GUI；雷达阵列天线；仿真平台
中图分类号：G615 文献标志码：A 文章编号：2095-9214（2015）02-0003-02
一、引言
“雷达收发原理”是我院雷达类专业的一门核心课程，该课程包含的知识点繁多、概念与原理较抽象，如何使学生直观、感性地理解并掌握课程相关知识点的物理概念是本课程教学中亟待解决的核心问题。经过近几年在教学内容、教学方法与效果评价等方面的探索改革，该课程已逐步形成理实一体交融的教学理念[1]。其中，基于自研的雷达收发实验箱和实验台开展的硬件实验大大激发了学员的学习兴趣。但是，针对新体制雷达收发系统中的重要组成部分——阵列天线，由于受到无法购置实际装备、实验场地等条件的限制，缺乏有效的教学演示手段。
本文基于MATLAB GUI仿真技术[2]开发了“雷达阵列天线方向特性”仿真平台，该平台既可以辅助教员理论授课，也可为学员提供课后实验平台，提高了理论教学和实践教学的效率，进一步加强学员对雷达收发系统的感性认识。
二、MATLAB GUI仿真技术
MATLAB是MathWorks公司出品的商业数学软件，具有强大的计算和绘图功能，特别是采用GUI（Graphical User Interfaces，图形用户界面）编程方式，可以制作能反复使用、操作简单且效果形象的仿真系统。图形用户界面是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。所以，MATLAB GUI仿真技术特别适合课程教学虚拟平台的高效设计与开发。
三、教学仿真平台
仿真平台的目的就是充分利用计算机运算速度快及可视化的特点，将教学内容中比较抽象、学员难以理解的重、难知识点，用形象直观的方式展示出来，辅助课堂教学，提高授课质量。
1、仿真内容的选取
根据近几年的教学经验及对教学内容的综合分析，在仿真平台内容的选取上，主要包括：直线阵与矩形阵两种典型雷达阵列天线的方向特性。围绕以上内容，展开相应仿真界面的设计开发。
2、Matlab GUI应用开发
“雷达阵列天线方向特性”教学仿真平台采用了用户与程序通过界面进行交互的模式，根据用户的输入，及时准确地向用户呈现结果以供学习，并可重复使用。整个系统由“阵列天线选择”主界面和仿真演示子界面组成。其中，“阵列天线选择”主界面完成雷达阵列天线阵形的选择；仿真演示子界面包含直线阵与矩形阵方向特性分析界面，如图1所示。整个仿真平台的操作主要通过图形控件完成，仿真结果能够实时动态地进行显示，参数对结果的影响一目了然。
为了使整个系统样式规范、操作简便，仿真系统的界面布局统一设置为：左上侧是阵列天线参数设置区，同时设置两个按键完成基本的性能参数计算和单次显示功能；左下侧给出程序源代码；右侧为计算结果显示区；右下侧设置重要参数的连续可调滑动条。
四、课程应用探讨
采用“雷达阵列天线方向特性”仿真平台势必对课堂教学和学生自学具有较好的辅助作用。
1） “雷达阵列天线方向特性”仿真系统的开发，将理论授课和仿真演示结合起来，有利于学员对知识的理解、消化。
2） 仿真系统开放了相应程序的源代码，并对其进行难点注释，鼓励学员利用MATLAB编程，为自主性实验的展开奠定了基础。
3） 基于MATLAB的仿真系统使用方便、扩展性强，避免了搭建雷达阵列天线硬件实验系统带来的成本高与场地限制等不足。
五、结语
本文围绕“雷达收发原理”课程的重要知识点——阵列天线，开发了一套课程仿真平台。该平台的仿真内容设计合理，操作界面友好，有利于使抽象的理论知识形象化，提高课堂教学的质量，激发学员的学习兴趣。同时也为学生的课后复习和实验提供了良好的平台，对该课程的教学是一个十分有益的补充。
（作者单位：空军预警学院）
参考文献：
[1] 汪枫，刘润华，张荣华. 雷达收发原理课程教学改革研究[J]. 空军预警学院学报，2013，05：384-385.
[2] 金波. 基于Matlab的“信号与系统”实验演示系统[J]. 实验技术与管理，2010，27（12）：104-107.