exponenta event banner

поэтапный. CrossedDipoleAntennaElement

Поперечно-дипольный антенный элемент

Описание

phased.CrossedDipoleAntennaElement Система object™ моделирует поперечно-дипольный антенный элемент, который используется для формирования круговых поляризованных полей. Пересеченная дипольная антенна образована из двух ортогональных короткодипольных антенн. По умолчанию один диполь лежит вдоль оси y, а другой - вдоль оси z в локальной системе координат антенны. Можно повернуть антенну в плоскости yz с помощью RotationAngle собственность. Этот антенный объект генерирует поля с круговой поляризацией правой или левой руки или линейно поляризованные поля, управляемые с помощью Polarization собственность. Эти поля являются чистыми вдоль оси X (определяются азимутом 0 ° и углами возвышения 0 °).

Для вычисления отклика антенного элемента:

  1. Создать phased.CrossedDipoleAntennaElement и задайте его свойства.

  2. Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Описание

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement создает скрещенный диполь antenna со значениями свойств по умолчанию.

пример

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement(Name,Value) создает скрещенный диполь antenna для каждого указанного свойства задано заданное значение. Можно указать дополнительные аргументы пары имя-значение в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

Рабочий диапазон частот антенны, определяемый как неотрицательный, действительный, вектор строки 1 на 2 в виде [LowerBound HigherBound]. Антенный элемент не имеет отклика вне заданного частотного диапазона. Единицы измерения в Гц.

Типы данных: double

Угол поворота перекрестного диполя, заданный как скаляр между -45 ° и + 45 °. Угол поворота определяет угол поворота двух диполей вокруг оси X. Угол поворота измеряется против часовой стрелки вокруг оси X в направлении к началу координат. Значение по умолчанию 0 ° соответствует случаю, когда один диполь расположен вдоль оси Z, а другой - вдоль оси Y. Единицы измерения в градусах.

Типы данных: double

Поляризация поля, генерируемого антенной, указанная как 'RHCP', 'LHCP', или 'Linear'.

  • 'RHCP' - правая рука кругово поляризует поле. Горизонтальное поле имеет опережение фазы на 90 ° по сравнению с вертикальным полем.

  • 'LHCP' - поле круговой поляризации левой руки. Горизонтальное поле имеет задержку 90 ° по сравнению с вертикальным полем.

  • 'Linear' - линейно поляризованное поле. Горизонтальные и вертикальные поля находятся в фазе.

Пример: 'Linear'

Типы данных: char | string

Использование

Описание

пример

RESP = antenna(FREQ,ANG) возвращает отклик напряжения антенны, RESP, на рабочих частотах, указанных в FREQ и в направлениях, указанных в ANG.

Примечание

Объект выполняет инициализацию при первом выполнении объекта. Эта инициализация блокирует неперестраиваемые свойства и входные спецификации, такие как размеры, сложность и тип данных входных данных. При изменении неперестраиваемого свойства или входной спецификации системный объект выдает ошибку. Чтобы изменить неперестраиваемые свойства или входные данные, необходимо сначала вызвать release метод разблокирования объекта.

Входные аргументы

развернуть все

Рабочая частота элемента антенны, определенного как неотрицательный скаляр или неотрицательный, вектор ряда 1 на L, с реальным знаком. Единицы измерения частоты - в Гц.

FREQ должны находиться в диапазоне значений, указанных FrequencyRange или FrequencyVector свойство элемента. В противном случае элемент не выдает ответ, и ответ возвращается как –Inf. Большинство элементов объектов используют FrequencyRange собственность, за исключением phased.CustomAntennaElement, которая использует FrequencyVector собственность.

Пример: [1e8 2e6]

Типы данных: double

Азимут и углы возвышения направлений ответа, определенных как вектор ряда 1 на М, с реальным знаком или матрица 2 на М, с реальным знаком, где M - количество угловых направлений. Угловые единицы в градусах. Угол азимута должен лежать в диапазоне от -180 ° до 180 ° включительно. Угол места должен лежать в диапазоне от -90 ° до 90 ° включительно.

  • Если ANG является вектором 1-by-M, каждый элемент задает азимутальный угол направления. В этом случае соответствующий угол возвышения принимается равным нулю.

  • Если ANG является 2-by-M матрицей, каждый столбец матрицы задает направление в форме [азимут; отметка].

Азимутальный угол - это угол между осью x и проекцией вектора направления на плоскость xy. Этот угол является положительным при измерении от оси X к оси Y. Угол места - это угол между вектором направления и плоскостью xy. Этот угол является положительным при измерении по направлению к оси Z. См. определение углов азимута и отметки.

Пример: [110 125; 15 10]

Типы данных: double

Выходные аргументы

развернуть все

Отклик на напряжение антенны, возвращаемый как структура MATLAB с полями H и V. H и V содержат отклики для горизонтальной и вертикальной поляризационных составляющих полей излучения соответственно. Оба H и V - комплексные матрицы M-на-L. M представляет количество углов, указанных в ANG, и L представляет количество частот, указанных в FREQ.

Типы данных: double

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

beamwidthВычислить и отобразить ширину диаграммы направленности образца сенсорного элемента
directivityНаправленность антенны или элемента преобразователя
isPolarizationCapableПоляризационная способность антенного элемента
patternГрафик направленности антенны или элемента преобразователя и диаграммы направленности
patternAzimuthГрафик направленности антенны или элемента преобразователя и зависимости диаграммы направленности от азимута
patternElevationГрафик направленности антенны или элемента преобразователя и зависимости диаграммы направленности от отметки
stepЗапустить алгоритм объекта System
releaseДеблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
resetСброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Найти отклик перекрестно-дипольной антенны при бурном визировании, 0 ° азимуте и 0 ° возвышении, и вне бурного визирования при 30 ° азимуте и 0 ° возвышении. Антенна работает на частоте 250 МГц.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100 900]*1e6);
ang = [0 30;0 0];
fc = 250e6;
resp = antenna(fc,ang);
disp(resp.H)
   0.0000 - 1.2247i
   0.0000 - 1.0607i
disp(resp.V)
   -1.2247
   -1.2247

Постройте графики отклика перекрестно-дипольной антенны, используемой в радаре L-диапазона с диапазоном частот 1-2 ГГц. Сначала устанавливают параметры РЛС и получают отклики вертикальной и горизонтальной поляризации в пяти различных направлениях, определяемых углами возвышения -30, -15, 0, 15 и 30 градусов, все при угле азимута 0 градусов. Отклики вычисляются при рабочей частоте 1,5 ГГц.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[1,2]*1e9);
fc = 1.5e9;
resp = antenna(fc,[0,0,0,0,0;-30,-15,0,15,30]);
[resp.V, resp.H]
ans = 5×2 complex

  -1.0607 + 0.0000i   0.0000 - 1.2247i
  -1.1830 + 0.0000i   0.0000 - 1.2247i
  -1.2247 + 0.0000i   0.0000 - 1.2247i
  -1.1830 + 0.0000i   0.0000 - 1.2247i
  -1.0607 + 0.0000i   0.0000 - 1.2247i

Затем нарисуйте график 3-D комбинированной поляризационной характеристики.

pattern(antenna,fc,-180:180,-90:90,'CoordinateSystem','polar', ...
    'Type','powerdb','Polarization','combined')

Вычисляют направленность пересекающегося дипольного антенного элемента в нескольких различных направлениях.

Создайте объект системы с пересеченным дипольным антенным элементом.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement;

Установите интересующие углы на нуль-градусный постоянный угол возвышения. Семь азимутальных углов центрируются вокруг визирования (ноль градусов по азимуту и ноль градусов по отметке). Установите требуемую частоту 1 ГГц.

ang = [-30,-20,-10,0,10,20,30; 0,0,0,0,0,0,0];
freq = 1e9;

Вычислите направление вдоль реза с постоянной отметкой.

d = directivity(antenna,freq,ang)
d = 7×1

    1.1811
    1.4992
    1.6950
    1.7610
    1.6950
    1.4992
    1.1811

Постройте поперечно-дипольный антенный элемент, работающий в диапазоне частот от 100 МГц до 1,5 ГГц. Затем постройте график полярной мощности 3-D для компонента горизонтальной поляризации. Предположим, что антенна работает на частоте 1 ГГц.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100 1500]*1e6);
fc = 1e9;
pattern(antenna,fc,-180:180,-90:90,'Type','powerdb', ...
    'CoordinateSystem','polar','Polarization','H')

Затем постройте график компонента вертикальной поляризации.

pattern(antenna,fc,-180:180,-90:90,'Type','powerdb', ...
    'CoordinateSystem','polar','Polarization','V')

Постройте поперечно-дипольный антенный элемент. Затем постройте график горизонтальной составляющей величины поля при угле возвышения 0 градусов. Предположим, что рабочая частота антенны равна 1 ГГц. Ограничьте отклик диапазоном углов азимута от -70 до 70 градусов с приращениями 0,1 градуса.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[0.5 1.5]*1e9);
fc = 1e9;
pattern(antenna,fc,-70:0.1:70,0,'Type','efield', ...
    'CoordinateSystem','polar','Polarization','combined')

Создайте поперечно-дипольную антенну. Предположим, что антенна работает от 1 до 2 ГГц, а ее рабочая частота составляет 1,5 ГГц. Затем постройте график направленности на постоянном азимуте 0∘.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[1e9 2e9]);
fc = 1.5e9;
pattern(antenna,fc,0,-90:90,'Type','directivity', ...
    'CoordinateSystem','rectangular')

Figure contains an axes. The axes with title Elevation Cut (azimuth angle = 0.0°) contains an object of type line. This object represents 1.5 GHz.

Направленность максимальна на 0∘ отметке и достигает значения приблизительно 1,75 дБ.

Постройте график азимутальной диаграммы направленности пересеченной дипольной антенны на двух разных отметках: 0∘ and30∘. Предположим, что рабочая частота составляет 500 МГц.

fc = 500e6;
antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100,900]*1e6);
patternAzimuth(antenna,fc,[0 30])

Постройте график ограниченного диапазона азимутальных углов с помощью Azimuth параметр. Обратите внимание на изменение масштаба.

patternAzimuth(antenna,fc,[0 30],'Azimuth',[-20:20])

Постройте график направленности возвышения пересекающейся дипольной антенны на двух различных азимутах: 45∘ и 55∘. Предположим, что рабочая частота составляет 500 МГц.

fc = 500e6;
sCD = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100,900]*1e6);
patternElevation(sCD,fc,[45 55])

Постройте график уменьшенного диапазона углов возвышения с помощью Elevation параметр. Обратите внимание на изменение масштаба.

patternElevation(sCD,fc,[45 55],'Elevation',-20:20)

В этом примере показано, как создать поперечно-дипольную антенну, работающую между 100 и 900 МГц, а затем построить график ее характеристики вертикальной и горизонтальной поляризации на 250 МГц в виде 3-D полярного графика.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement(...
    'FrequencyRange',[100 900]*1e6);
pattern(antenna,250e6,-180:180,-90:90,'CoordinateSystem','polar','Polarization','V', ...
    'Type','powerdb')

Образец антенны компонента вертикальной поляризации почти изотропный и имеет максимум при 0 возвышениях и 0 азимутах, как показано в числе выше.

Постройте график характеристики горизонтальной поляризации антенны. У образца горизонтального ответа поляризации также есть максимум при 0 возвышениях и 0 азимутах, но никаком ответе в ±90 азимутах.

pattern(antenna,250e6,-180:180,-90:90,'CoordinateSystem','polar','Polarization','H', ...
    'Type','powerdb')

Показать, что phased.CrossedDipoleAntennaElement антенный элемент поддерживает поляризацию.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement;
isPolarizationCapable(antenna)
ans = logical
   1

Возвращенное значение 1 показывает, что поперечно-дипольный антенный элемент поддерживает поляризацию.

Построить поперечно-дипольный антенный элемент, предназначенный для работы в диапазоне частот от 100 МГц до 1,5 ГГц. Предположим, что поляризация линейная. Поверните антенну на -45 градусов. Постройте график полярной мощности 3-D для компонентов горизонтальной и вертикальной поляризации при частоте 1 ГГц.

antenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100 1500]*1e6, ...
   'RotationAngle',-45.0,'Polarization','Linear');
fc = 1e9;
pattern(antenna,fc,-180:180,-90:90,'Type','powerdb','Normalize',false, ...
    'CoordinateSystem','polar','Polarization','H')

Затем постройте график компонента вертикальной поляризации.

pattern(antenna,fc,-180:180,-90:90,'Type','powerdb','Normalize',false, ...
    'CoordinateSystem','polar','Polarization','V')

Алгоритмы

Суммарный отклик пересекающегося дипольного антенного элемента представляет собой комбинацию его частотного отклика и пространственного отклика. phased.CrossedDipoleAntennaElement вычисляет оба ответа, используя интерполяцию ближайшего соседа, а затем умножает ответы для формирования полного ответа.

Ссылки

[1] Mott, H., Antennas for Radar and Communications, John Wiley & Sons, 1992.

Расширенные возможности

.
Представлен в R2013a