phased.PhaseShiftBeamformer

Узкополосный формирователь луча сдвига фазы

Описание

phased.PhaseShiftBeamformer object 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:

Создайте phased.PhaseShiftBeamformer объект и набор его свойства.
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 свойством Name установите на заданный 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 release функция 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).

`SensorArray` — Сенсорная матрица
`phased.ULA` массив со значениями свойств по умолчанию (значение по умолчанию) | массив Phased Array System Toolbox™

Сенсорная матрица в виде Системного объекта массивов, принадлежащего Phased Array System Toolbox. Сенсорная матрица может содержать подмассивы.

Пример: phased.URA

`PropagationSpeed` — Скорость распространения сигнала
`physconst('LightSpeed')` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с действительным знаком

Скорость распространения сигнала в виде положительной скалярной величины с действительным знаком. Модули исчисляются в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращенным physconst('LightSpeed').

Пример: 3e8

Типы данных: single | double

`OperatingFrequency` — Рабочая частота
`300e6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Рабочая частота в виде положительной скалярной величины. Модули находятся в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: single | double

`DirectionSource` — Источник beamforming направления
`'Property'` (значение по умолчанию) | `'Input port'`

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

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

Типы данных: char

`Direction` — Направления Beamforming
[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор | 2 с действительным знаком L матрицей

Направления Beamforming в виде 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 вертикального изменения 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 DirectionSource свойство к 'Property'.

Типы данных: single | double

`NumPhaseShifterBits` — Количество битов квантования фазовращателя
0 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

Количество битов раньше квантовало компонент сдвига фазы формирователя луча или регулирующий векторные веса в виде неотрицательного целого числа. Значение нуля указывает, что никакое квантование не выполняется.

Пример 5

Типы данных: single | double

`WeightsNormalization` — Приблизьтесь для нормализации весов формирователя луча
`'Distortionless'` (значение по умолчанию) | `'Preserve power'`

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

`WeightsOutputPort` — Включите beamforming весам выход
`false` (значение по умолчанию) | `true`

Включите выход beamforming весов в виде 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

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 набор beamforming направление с помощью свойства Direction.

пример

Y = beamformer(X,ANG) использует ANG входной параметр, 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

`X` — Входной сигнал
M с комплексным знаком-by-N матрица

Входной сигнал в виде 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 варьироваться, чтобы симулировать изменяющуюся длину сигнала. Изменение размера может произойти, например, в случае импульсного сигнала с переменной импульсной частотой повторения.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`ANG` — Направления Beamforming
[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор-столбец | 2 с действительным знаком L матрицей

Направления Beamforming в виде 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 вертикального изменения 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

`Y` — Beamformed выход
M с комплексным знаком-by-L матрица

Выходной параметр Beamformed, 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

`W` — Веса Beamforming
N с комплексным знаком-by-L матрица.

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 выход, 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

Характерный для всех системных объектов

`step`	Запустите алгоритм Системного объекта
`release`	Высвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
`reset`	Сбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

свернуть все

Формирователь луча сдвига фазы ULA

Скрипт Open Live Script

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

Симулируйте 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)

Формирователь луча сдвига фазы Используя ULA

Скрипт Open Live Script

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

Симулируйте 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

Сдвиг фазы Beamforming

Формирователь луча сдвига фазы использует обычную задержку-и-сумму beamforming алгоритм. Формирователь луча принимает, что сигнал является узкополосной связью, таким образом, сдвиг фазы может аппроксимировать необходимую задержку. Формирователь луча сохраняет степень входящего сигнала.

Для получения дополнительной информации см. [1].

Точность данных

Этот Системный объект поддерживает одинарную и двойную точность для входных данных, свойств и аргументов. Если входные данные X одинарная точность, выходные данные одинарная точность. Если входные данные X двойная точность, выходные данные являются двойной точностью. Точность выхода независима от точности свойств и других аргументов.

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

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Указания и ограничения по применению:

Смотрите системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).
Этот Системный объект поддерживает одинарную и двойную точность для входных данных, свойств и аргументов. Если входные данные X одинарная точность, выходные данные одинарная точность. Если входные данные X двойная точность, выходные данные являются двойной точностью. Точность выхода независима от точности свойств и других аргументов.

Документация

phased.PhaseShiftBeamformer

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SensorArray — Сенсорная матрица phased.ULA массив со значениями свойств по умолчанию (значение по умолчанию) | массив Phased Array System Toolbox™

PropagationSpeed — Скорость распространения сигнала physconst('LightSpeed') (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с действительным знаком

OperatingFrequency — Рабочая частота 300e6 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

DirectionSource — Источник beamforming направления 'Property' (значение по умолчанию) | 'Input port'

Direction — Направления Beamforming[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор | 2 с действительным знаком L матрицей

Зависимости

NumPhaseShifterBits — Количество битов квантования фазовращателя0 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

WeightsNormalization — Приблизьтесь для нормализации весов формирователя луча 'Distortionless' (значение по умолчанию) | 'Preserve power'

WeightsOutputPort — Включите beamforming весам выход false (значение по умолчанию) | true

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

X — Входной сигнал M с комплексным знаком-by-N матрица

ANG — Направления Beamforming[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор-столбец | 2 с действительным знаком L матрицей

Зависимости

Выходные аргументы

Y — Beamformed выход M с комплексным знаком-by-L матрица

W — Веса Beamforming N с комплексным знаком-by-L матрица.

Зависимости

Функции объекта

Характерный для всех системных объектов

Примеры

Формирователь луча сдвига фазы ULA

Формирователь луча сдвига фазы Используя ULA

Алгоритмы

Сдвиг фазы Beamforming

Точность данных

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2011a

Документация Phased Array System Toolbox

Поддержка

`SensorArray` — Сенсорная матрица
`phased.ULA` массив со значениями свойств по умолчанию (значение по умолчанию) | массив Phased Array System Toolbox™

`PropagationSpeed` — Скорость распространения сигнала
`physconst('LightSpeed')` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина с действительным знаком

`OperatingFrequency` — Рабочая частота
`300e6` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`DirectionSource` — Источник beamforming направления
`'Property'` (значение по умолчанию) | `'Input port'`

`Direction` — Направления Beamforming
[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор | 2 с действительным знаком L матрицей

`NumPhaseShifterBits` — Количество битов квантования фазовращателя
0 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

`WeightsNormalization` — Приблизьтесь для нормализации весов формирователя луча
`'Distortionless'` (значение по умолчанию) | `'Preserve power'`

`WeightsOutputPort` — Включите beamforming весам выход
`false` (значение по умолчанию) | `true`

`X` — Входной сигнал
M с комплексным знаком-by-N матрица

`ANG` — Направления Beamforming
[0;0] (значение по умолчанию) | с действительным знаком 2 1 вектор-столбец | 2 с действительным знаком L матрицей

`Y` — Beamformed выход
M с комплексным знаком-by-L матрица

`W` — Веса Beamforming
N с комплексным знаком-by-L матрица.

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.