Exponenta Banner
exponenta event banner

поэтапный. PhaseShiftBeamformer

Узкополосный формирователь луча сдвига фазы

расширьте все на странице

Описание

Поэтапное. Объект PhaseShiftBeamformer реализует узкополосный формирователь луча сдвига фазы. Формирователь луча сдвига фазы аппроксимирует формирователь луча с временной задержкой для узкополосных сигналов сдвигом фазы прибывающий сигнал. Формирователь луча сдвига фазы принадлежит семейству обычных формирователей луча.

К сигналам beamform, прибывающим в массив:

  1. Создайте объект phased.PhaseShiftBeamformer и установите его свойства.

  2. Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.

Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты? MATLAB.

Создание

Синтаксис

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer
beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer(Name,Value)

Описание

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer создает Систему формирователя луча сдвига фазы object™, beamformer, со значениями свойств по умолчанию.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer(Name,Value) создает формирователь луча сдвига фазы с каждым набором свойства Name к заданному Value. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1, Value1..., NameN, ValueN). Заключите каждое имя свойства в одинарные кавычки.

Пример: beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',phased.URA,'OperatingFrequency',300e6) устанавливает сенсорную матрицу на универсальный прямоугольный массив (URA) со значениями свойств URA по умолчанию. Формирователь луча имеет рабочую частоту 300 МГц.

Свойства

развернуть все

Если в противном случае не обозначено, свойства являются ненастраиваемыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируют, когда вы вызываете их, и функция release разблокировала их.

Если свойство является настраиваемым, можно изменить его значение в любое время.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Используя Системные объекты (MATLAB).

Сенсорная матрица, заданная как Системный объект массивов, принадлежащий Phased Array System Toolbox. Сенсорная матрица может содержать подмассивы.

Пример: phased.URA

Скорость распространения сигнала, заданная как положительная скалярная величина с действительным знаком. Модули исчисляются в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращенным physconst('LightSpeed').

Пример: 3e8

Типы данных: single | double

Рабочая частота, заданная как положительная скалярная величина. Модули находятся в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: single | double

Источник beamforming направления, заданного как 'Property' или 'Input port'. Задайте, прибывает ли beamforming направление из свойства Direction этого объекта или от входного параметра, ANG. Значения этого свойства:

'Property'Задайте beamforming направление с помощью свойства Direction.
'Input port'Задайте beamforming направление с помощью входного параметра, ANG.

Типы данных: char

Направления Beamforming, заданные как с действительным знаком 2 1 вектор или 2 с действительным знаком L матрицей. Для матрицы каждый столбец задает различное beamforming направление. Каждый столбец имеет форму [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Углы азимута должны находиться между-180 ° и 180 °, и углы повышения должны находиться между-90 ° и 90 °. Все углы заданы относительно системы локальной координаты массива. Модули в градусах.

Пример: [40;30]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство DirectionSource на 'Property'.

Типы данных: single | double

Количество битов раньше квантовало компонент сдвига фазы формирователя луча или регулирующий векторные веса, заданные как неотрицательное целое число. Значение нуля указывает, что никакое квантование не выполняется.

Пример 5

Типы данных: single | double

Если вы устанавливаете это значение свойства на 'Distortionless', усиление в beamforming направлении составляет 0 дБ. Если вы устанавливаете это значение свойства на 'Preserve power', норма весов является единицей.

Пример: 'Preserve power'

Типы данных: char

Включите вывод beamforming весов, заданных как false или true. Чтобы получить beamforming веса, установите это свойство на true и используйте соответствующий выходной аргумент, W. Если вы не хотите получать веса, установите это свойство на false.

Типы данных: логический

Использование

Для версий ранее, чем R2016b, используйте функцию step, чтобы запустить алгоритм Системного объекта. Аргументы к step являются объектом, который вы создали, сопровождаемый аргументами, показанными в этом разделе.

Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполняют эквивалентные операции.

Синтаксис

Y = beamformer(X)
Y = beamformer(X,ANG)
[Y,W] = beamformer(___)

Описание

пример

Y = beamformer(X) выполняет сдвиг фазы beamforming на входном сигнале, X, и возвращает beamformed выходной параметр в Y. Чтобы использовать этот синтаксис, установите DirectionSource на 'Property' и установите beamforming направление с помощью свойства Direction.

пример

Y = beamformer(X,ANG) использует входной параметр ANG, чтобы установить beamforming направление. Чтобы использовать этот синтаксис, установите свойство DirectionSource на 'Input port'.

[Y,W] = beamformer(___) возвращает beamforming веса, W. Чтобы использовать этот синтаксис, установите свойство WeightsOutputPort на true.

Входные параметры

развернуть все

Входной сигнал, заданный как M с комплексным знаком-by-N матрица. Если сенсорная матрица содержит подмассивы, N является количеством подмассивов; в противном случае N является количеством элементов массива.

Размер первой размерности входной матрицы может отличаться, чтобы моделировать изменяющуюся длину сигнала. Изменение размера может произойти, например, в случае импульсной формы волны с переменной импульсной частотой повторения.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Направления Beamforming, заданные как с действительным знаком 2 1 вектор-столбец, или 2 L матрицей. L является количеством beamforming направлений. Каждый столбец имеет форму [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Модули в градусах. Каждый угол азимута должен находиться между-180 ° и 180 °, и каждый угол повышения должен находиться между-90 ° и 90 °.

Пример: [40;10]

Зависимости

Чтобы включить этот аргумент, установите свойство DirectionSource на 'Input port'.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

развернуть все

Beamformed выходной параметр, возвращенный как M с комплексным знаком-by-L матрица, где M является количеством строк X и L, является количеством beamforming направлений.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Веса Beamforming, возвращенные как N с комплексным знаком-by-L матрица. Если сенсорная матрица содержит подмассивы, N является количеством подмассивов; в противном случае N является числом элементов. L является количеством beamforming направлений.

Зависимости

Чтобы включить этот вывод, установите свойство DirectionSource на true.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Функции объекта

Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:

release(obj)

развернуть все

stepЗапустите алгоритм Системного объекта
releaseВысвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
resetСбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

развернуть все

Скрипт Open Live Script

Примените сдвиг фазы beamforming к сигналу sinewave, полученному ULA с 7 элементами. beamforming направление является азимутом на 45 ° и повышением на 0 °. Примите, что массив действует на уровне 300 МГц. Задайте beamforming направление с помощью свойства Direction.

Моделируйте сигнал.

t = (0:1000)';
fsignal = 0.01;
x = sin(2*pi*fsignal*t);
c = physconst('Lightspeed');
fc = 300e6;
incidentAngle = [45;0];
array = phased.ULA('NumElements',7);
x = collectPlaneWave(array,x,incidentAngle,fc,c);
noise = 0.1*(randn(size(x)) + 1j*randn(size(x)));
rx = x + noise;

Настройте формирователь луча сдвига фазы и затем beamform входные данные.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,...
    'OperatingFrequency',fc,'PropagationSpeed',c,...
    'Direction',incidentAngle,'WeightsOutputPort',true);
[y,w] = beamformer(rx);

Постройте исходный сигнал в среднем элементе и сигнал beamformed.

plot(t,real(rx(:,4)),'r:',t,real(y))
xlabel('Time (sec)')
ylabel('Amplitude')
legend('Input','Beamformed')

Постройте шаблон ответа массивов после применения весов.

pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',c,'Type',...
    'powerdb','CoordinateSystem','polar','Weights',w)

Скрипт Open Live Script

Примените сдвиг фазы beamforming к сигналу, полученному ULA с 5 элементами. beamforming направление является азимутом на 45 ° и повышением на 0 °. Примите, что массив действует на уровне 300 МГц. Задайте beamforming направление с помощью входного порта.

Моделируйте сигнал sinewave, прибывающий в массив.

t = (0:1000)';
fsignal = 0.01;
x = sin(2*pi*fsignal*t);
c = physconst('LightSpeed');
fc = 300e6;
incidentAngle = [45;0];
array = phased.ULA('NumElements',5);
x = collectPlaneWave(array,x,incidentAngle,fc,c);
noise = 0.1*(randn(size(x)) + 1j*randn(size(x)));
rx = x + noise;

Создайте формирователь луча сдвига фазы и затем beamform входные данные.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,...
    'OperatingFrequency',fc,'PropagationSpeed',c,...
    'DirectionSource','Input port','WeightsOutputPort',true);

Получите сигнал beamformed и веса формирователя луча.

[y,w] = beamformer(rx,incidentAngle);

Постройте исходный сигнал в среднем элементе и сигнал beamformed.

plot(t,real(rx(:,3)),'r:',t,real(y))
xlabel('Time')
ylabel('Amplitude')
legend('Original','Beamformed')

Постройте шаблон ответа массивов после применения весов.

pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',c,'CoordinateSystem','rectangular','Weights',w)

Алгоритмы

развернуть все

Ссылки

[1] Деревья фургона, H.L. Оптимальная обработка матриц. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-межнаука, 2002.

[2] Джонсон, Дон Х. и D. Обида. Обработка сигналов массивов. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1993.

[3] Ван Вин, Б.Д. и К. М. Бакли. “Beamforming: универсальный подход к пространственной фильтрации”. IEEE Журнал ASSP, стр Издания 5 № 2 4–24.

Расширенные возможности

Смотрите также

| | |

Представленный в R2012a

Документация Phased Array System Toolbox
Поддержка