Exponenta Banner

шаг

Системный объект: поэтапный. WidebandTwoRayChannel
Пакет: поэтапный

Распространите широкополосный сигнал от точки до точки с помощью модели канала 2D луча

расширьте все на странице

Синтаксис

prop_sig = step(channel,sig,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)

Описание

Примечание

Также вместо того, чтобы использовать метод step, чтобы выполнить операцию, заданную Системой object™, можно вызвать объект с аргументами, как будто это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполняют эквивалентные операции.

prop_sig = step(channel,sig,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel) возвращает получившийся сигнал, prop_sig, когда широкополосный сигнал, sig, распространяет через канал 2D луча от положения origin_pos до положения dest_pos. Любой аргументы origin_pos или dest_pos могут иметь несколько точек, но вы не можете задать обоих как имеющий несколько точек. Задайте скорость источника сигнала в origin_vel и скорость места назначения сигнала в dest_vel. Размерности origin_vel и dest_vel должны согласиться с размерностями origin_pos и dest_pos, соответственно.

В среде 2D луча два пути прохождения сигнала соединяют каждый источник сигнала и целевую пару. Для источников сигнала N (или N сигнализируют местам назначения), существуют пути 2N. Сигналы для каждой целевой источником пары не должны быть идентичными. Сигналы вдоль этих двух путей для любой целевой источником пары могут иметь различные амплитуды или фазы.

Средства управления свойством CombinedRaysOutput, разделены ли два сигнала в месте назначения или объединены. Объединенный означает, что сигналы в источнике распространяют отдельно вдоль этих двух путей, но когерентно суммированы в месте назначения в одно количество. Separatemeans, что два сигнала не суммированы в месте назначения. Чтобы использовать объединенную опцию, установите CombinedRaysOutput на true. Чтобы использовать отдельную опцию, установите CombinedRaysOutput на false. Объединенная опция удобна, когда различие между датчиком или усилениями массивов в направлениях этих двух путей не является значительным.

Примечание

Объект выполняет инициализацию в первый раз, когда объект выполняется. Эта инициализация блокирует ненастраиваемые свойства (MATLAB) и входные спецификации, такие как размерности, сложность и тип данных входных данных. Если вы изменяете ненастраиваемое свойство или входную спецификацию, Системный объект выдает ошибку. Чтобы изменить ненастраиваемые свойства или входные параметры, необходимо сначала вызвать метод release, чтобы разблокировать объект.

Входные параметры

развернуть все

Широкополосный канал 2D луча, заданный как Системный объект.

Пример: phased.WidebandTwoRayChannel

Электромагнитные поля, распространенные через канал 2D луча, могут быть поляризованы или не поляризованы. Для неполяризованных полей, таких как акустическое поле, поле сигнала распространения, sig, является вектором или матрицей. Когда поля поляризованы, sig является массивом структур. Каждый элемент структуры содержит массив векторов электрического поля в Декартовой форме.

  • Задайте широкополосные неполяризованные скалярные сигналы как a

    • M-by-N матрица с комплексным знаком. Тот же сигнал распространен и вдоль пути угла обзора и вдоль отраженного пути.

    • M-by-2N матрица с комплексным знаком. Каждая смежная пара столбцов представляет различный канал. В каждой паре первый столбец представляет сигнал, распространенный вдоль пути угла обзора, и второй столбец представляет сигнал, распространенный вдоль отраженного пути.

  • Задайте широкополосные поляризованные сигналы как a

    • 1 N массивом struct, содержащим поля с комплексным знаком. Каждый элемент struct содержит M-by-1 вектор-столбец компонентов электромагнитного поля (sig.X,sig.Y,sig.Z). Тот же сигнал распространен и вдоль пути угла обзора и вдоль отраженного пути.

    • 1 2N массивом struct, содержащим поля с комплексным знаком. Каждая пара столбцов массивов представляет канал получателя другого источника. Первый столбец пары представляет сигнал вдоль пути угла обзора, и второй столбец представляет сигнал вдоль отраженного пути. Каждый элемент структуры содержит M-by-1 вектор-столбец компонентов электромагнитного поля (sig.X,sig.Y,sig.Z).

Для неполяризованных полей количество M является количеством выборок сигнала, и N является количеством каналов 2D луча. Каждый канал соответствует целевой источником паре.

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.

Для поляризованных полей элемент struct содержит три M-by-1 вектор-столбцы с комплексным знаком, sig.X, sig.Y и sig.Z. Эти векторы представляют x, y и z Декартовы компоненты поляризованного сигнала.

Размер первой размерности матричных полей в struct может отличаться, чтобы моделировать изменяющуюся длину сигнала, такую как импульсная форма волны с переменной импульсной частотой повторения.

Пример: [1,1;j,1;0.5,0]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Источник сигнала или сигналов, заданных как вектор-столбец с действительным знаком 3 на 1 или 3 N матрицей с действительным знаком. Количество N является количеством каналов 2D луча. Если origin_pos является вектор-столбцом, он принимает форму [x;y;z]. Если origin_pos является матрицей, каждый столбец задает различный источник сигнала и имеет форму [x;y;z]. Модули положения исчисляются в метрах.

Вы не можете задать и origin_pos и dest_pos как матрицы. По крайней мере один должен быть вектор-столбцом 3 на 1.

Пример: [1000;100;500]

Типы данных: double

Целевое положение сигнала или сигналов, заданных как вектор-столбец с действительным знаком 3 на 1 или 3 N матрицей с действительным знаком. Количество N является количеством распространения каналов 2D луча от или до источников сигнала N. Если dest_pos является вектор-столбцом 3 на 1, он принимает форму [x;y;z]. Если dest_pos является матрицей, каждый столбец задает различное место назначения сигнала и принимает форму, которую исчисляются в метрах модули Положения [x;y;z].

Вы не можете задать и origin_pos и dest_pos как матрицы. По крайней мере один должен быть вектор-столбцом 3 на 1.

Пример: [0;0;0]

Типы данных: double

Скорость источника сигнала, заданного как вектор-столбец с действительным знаком 3 на 1 или 3 N матрицей с действительным знаком. Размерности origin_vel должны совпадать с размерностями origin_pos. Если origin_vel является вектор-столбцом, он принимает форму [Vx;Vy;Vz]. Если origin_vel является 3 N матрицей, каждый столбец задает различную скорость источника и имеет форму [Vx;Vy;Vz]. Скоростные единицы исчисляются в метрах в секунду.

Пример: [10;0;5]

Типы данных: double

Скорость мест назначения сигнала, заданных как вектор-столбец с действительным знаком 3 на 1 или 3 N матрицей с действительным знаком. Размерности dest_vel должны совпадать с размерностями dest_pos. Если dest_vel является вектор-столбцом, он принимает форму [Vx;Vy;Vz]. Если dest_vel является 3 N матрицей, каждый столбец задает различную целевую скорость и имеет форму, которую Скоростные единицы [Vx;Vy;Vz] исчисляются в метрах в секунду.

Пример: [0;0;0]

Типы данных: double

Выходные аргументы

развернуть все

  • Широкополосный неполяризованный скалярный сигнал, возвращенный как:

    • M-by-N матрица с комплексным знаком. Чтобы возвратить этот формат, установите свойство CombinedRaysOutput на true. Каждый столбец матрицы содержит когерентно объединенные сигналы от пути угла обзора и отраженного пути.

    • M-by-2N матрица с комплексным знаком. Чтобы возвратить этот формат устанавливает свойство CombinedRaysOutput на false. Альтернативные столбцы матрицы содержат сигналы от пути угла обзора и отраженного пути.

  • Широкополосный поляризованный скалярный сигнал, возвращенный как:

    • 1 N массивом struct, содержащим поля с комплексным знаком. Чтобы возвратить этот формат, установите свойство CombinedRaysOutput на true. Каждый столбец массива содержит когерентно объединенные сигналы от пути угла обзора и отраженного пути. Каждый элемент структуры содержит вектор электромагнитного поля (prop_sig.X,prop_sig.Y,prop_sig.Z).

    • 1 2N массивом struct, содержащим поля с комплексным знаком. Чтобы возвратить этот формат, установите свойство CombinedRaysOutput на false. Альтернативные столбцы содержат сигналы от пути угла обзора и отраженного пути. Каждый элемент структуры содержит вектор электромагнитного поля (prop_sig.X,prop_sig.Y,prop_sig.Z).

Вывод prop_sig содержит выборки сигнала, прибывающие к месту назначения сигнала в течение текущего входного периода времени. Иногда это может занять больше времени, чем кадр текущего времени у сигнала распространить от источника до места назначения, вывод не может содержать все вклады от входа кадра текущего времени. В этом случае вывод не должен содержать все вклады от входа кадра текущего времени. Остающийся вывод появляется в следующем вызове step.

Примеры

развернуть все

Скрипт Open Live Script

Этот пример иллюстрирует распространение 2D луча широкополосного сигнала, показывая, как сигналы от пути угла обзора и отраженного пути прибывают в получатель в разное время.

Примечание: можно заменить каждый вызов функции с эквивалентным синтаксисом step. Например, замените myObject(x) на step(myObject,x).

Создайте и постройте переданную форму волны

Создайте неполяризованное электромагнитное поле, состоящее из двух линейных импульсов формы волны FM в несущей частоте 100 МГц. Примите, что ширина импульса является 20 μs, и уровень выборки составляет 10 МГц. Пропускная способность импульса составляет 1 МГц. Примите 50%-й рабочий цикл так, чтобы ширина импульса была половиной импульсного интервала повторения. Создайте 2D импульсный train волны. Установите GroundReflectionCoefficient на –0.9 моделировать отражающую способность веского основания. Распространите поле со стационарного источника на стационарный получатель. Вертикальное разделение источника и получателя составляет приблизительно 10 км.

c = physconst('LightSpeed');
fs = 10e6;
pw = 20e-6;
pri = 2*pw;
PRF = 1/pri;
fc = 100e6;
lambda = c/fc;
bw = 1e6;
waveform = phased.LinearFMWaveform('SampleRate',fs,'PulseWidth',pw,...
    'PRF',PRF,'OutputFormat','Pulses','NumPulses',2,'SweepBandwidth',bw,...
    'SweepDirection','Down','Envelope','Rectangular','SweepInterval',...
    'Positive');
wav = waveform();
n = size(wav,1);
plot([0:(n-1)]/fs*1e6,real(wav),'b')
xlabel('Time (\mu s)')
ylabel('Waveform Magnitude')

Задайте местоположение источника и получателя

Поместите источник и получатель на расстоянии приблизительно в 1 км горизонтально и на расстоянии приблизительно в 5 км вертикально.

pos1 = [0;0;100];
pos2 = [1e3;0;5.0e3];
vel1 = [0;0;0];
vel2 = [0;0;0];

Создайте широкополосный системный объект канала 2D луча

Создайте Систему канала распространения 2D луча object™ и распространите сигнал вдоль обоих угол обзора и отраженные пути к лучу. Тот же сигнал распространен вдоль обоих путей.

channel = phased.WidebandTwoRayChannel('SampleRate',fs,...
    'GroundReflectionCoefficient',-0.9,'OperatingFrequency',fc,...
    'CombinedRaysOutput',false);
prop_signal = channel([wav,wav],pos1,pos2,vel1,vel2);

[rng2,angs] = rangeangle(pos2,pos1,'two-ray');

Вычислите задержки μs.

tm = rng2/c*1e6;
disp(tm)
   16.6815   17.3357

Отобразите расчетный азимут путей к распространению и углы повышения в градусах.

disp(angs)
         0         0
   78.4654  -78.9063

Постройте распространенные сигналы

  1. Постройте действительную часть сигнала, распространенного вдоль пути угла обзора.

  2. Постройте действительную часть сигнала, распространенного вдоль отраженного пути.

  3. Постройте действительную часть когерентной суммы двух сигналов.

n = size(prop_signal,1);
delay = [0:(n-1)]/fs*1e6;
subplot(3,1,1)
plot(delay,real([prop_signal(:,1)]),'b')
grid
xlabel('Time (\mu sec)')
ylabel('Real Part')
title('Direct Path')

subplot(3,1,2)
plot(delay,real([prop_signal(:,2)]),'b')
grid
xlabel('Time (\mu sec)')
ylabel('Real Part')
title('Reflected Path')

subplot(3,1,3)
plot(delay,real([prop_signal(:,1) + prop_signal(:,2)]),'b')
grid
xlabel('Time (\mu sec)')
ylabel('Real Part')
title('Combined Paths')

Задержка отраженного сигнала пути соглашается с предсказанной задержкой. Значение когерентно объединенного сигнала является меньше, чем любой из распространенных сигналов. Этот результат показывает, что два сигнала содержат некоторую интерференцию.

Скрипт Open Live Script

Вычислите результат распространения широкополосного сигнала LFM в среде 2D луча от радара на 10 метров выше источника (0,0,10) к цели в (3000,2000,2000) метры. Примите, что радар и цель являются стационарными и что антенна передачи является изотропной. Объедините сигнал от этих двух путей и сравните сигнал с распространением сигнала в свободном пространстве. Система действует на уровне 300 МГц. Установите свойство CombinedRaysOutput на true комбинировать прямой путь и отраженные сигналы пути при формировании выходного сигнала.

Примечание: Этот пример запускается только в R2016b или позже. Если вы используете более ранний релиз, заменяете каждый вызов функции с эквивалентным синтаксисом step. Например, замените myObject(x) на step(myObject,x).

Создайте линейную форму волны FM.

fop = 300.0e6;
fs = 1.0e6;
waveform = phased.LinearFMWaveform();
x = waveform();

Задайте целевое положение и скорость.

posTx = [0; 0; 10];
posTgt = [3000; 2000; 2000];
velTx = [0;0;0];
velTgt = [0;0;0];

Смоделируйте распространение свободного пространства.

fschannel = phased.WidebandFreeSpace('SampleRate',waveform.SampleRate);
y_fs = fschannel(x,posTx,posTgt,velTx,velTgt);

Образцовое распространение 2D луча от положения радара к цели.

tworaychannel = phased.WidebandTwoRayChannel('SampleRate',waveform.SampleRate,...
    'CombinedRaysOutput',true);
y_tworay = tworaychannel(x,posTx,posTgt,velTx,velTgt);
plot(abs([y_tworay y_fs]))
legend('Wideband two-ray (Position 1)','Wideband free space (Position 1)',...
    'Location','best')
xlabel('Samples')
ylabel('Signal Magnitude')
hold on

Переместите радар на 10 метров горизонтально к второй позиции.

posTx = posTx + [10;0;0];
y_fs = fschannel(x,posTx,posTgt,velTx,velTgt);
y_tworay = tworaychannel(x,posTx,posTgt,velTx,velTgt);
plot(abs([y_tworay y_fs]))
legend('Wideband two-ray (Position 1)','Wideband free space (Position 1)',...
    'Wideband two-ray (Position 2)','Wideband free space (Position 2)',...
    'Location','best')
hold off

Потери распространения свободного пространства являются тем же самым и для первых и для вторых положений радара. Потери 2D луча отличаются из-за эффекта взаимодействия путей 2D луча.

Смотрите также

Системные объекты

Введенный в R2017b

Документация Phased Array System Toolbox
Поддержка