Exponenta Banner
exponenta event banner

plotGratingLobeDiagram

Системный объект: поэтапный. ULA
Пакет: поэтапный

График лепестка решетки массива

развернуть все на странице

Синтаксис

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0)
hPlot = plotGratingLobeDiagram(___)

Описание

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ) строит график лепестков решетки массива в системе координат u-v. Система object™ H задает массив. Аргумент FREQ определяет частоту сигнала и частоту фазовращателя. Массив по умолчанию устанавливается на азимут 0 ° и отметку 0 °.

Диаграмма лепестков решетки отображает положения пиков узкополосного массива. Шаблон массива зависит только от геометрии массива, а не от типов элементов, составляющих массив. Видимые и невидимые лепестки решетки отображаются в виде разомкнутых окружностей. Показаны только пики лепестков решетки вблизи расположения основного блока. Сам основной блок отображается как закрашенная окружность.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE)кроме того, определяет угол поворота массива, ANGLE.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C), кроме того, задает скорость распространения на C.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0)кроме того, задает частоту фазовращателя матрицы, F0, которая отличается от частоты сигнала, FREQ. Этот аргумент полезен, когда сигнал больше не удовлетворяет узкополосному предположению и, позволяет оценить размер сквинта луча.

hPlot = plotGratingLobeDiagram(___) возвращает маркер к графику для любой из входных синтаксических форм.

Входные аргументы

H

Антенна или микрофонная решетка, указанная как объект System.

FREQ

Частота сигнала, заданная как скаляр. Частотные единицы - герц. Значения должны находиться в диапазоне, указанном свойством frequency элементов массива, содержащихся в H.Element. Свойство frequency имеет имя FrequencyRange или FrequencyVector, в зависимости от типа элемента.

ANGLE

Угол управления массивом, заданный как вектор 2 на 1 или скаляр. Если ANGLE является вектором, он принимает вид [azimuth;elevation]. Азимутальный угол должен находиться в диапазоне [-180°,180°]. Угол места должен лежать в диапазоне [-90°,90°]. Все значения углов задаются в градусах. Если аргумент ANGLE является скаляром, он задает только азимутальный угол, где соответствующий угол возвышения равен 0 °.

По умолчанию: [0;0]

C

Скорость распространения сигнала, заданная как скаляр. Единицы измерения - метры в секунду.

По умолчанию: скорость света в вакууме

F0

Частота фазовращателя массива, заданная как скаляр. Когда этот аргумент опущен, предполагается, что частота фазовращателя является частотой сигнала, FREQ.

По умолчанию: FREQ

Примеры

развернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график лепестков решетки для 4-элементной однородной линейной матрицы, имеющей расстояние между элементами менее половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в координатах u-v.

Предположим, что рабочая частота матрицы равна 3 ГГц, а расстояние между элементами равно 0,45 длины волны. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Наведите массив в направлении 45 градусов по азимуту и 0 градусов по отметке.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,...
    'ElementSpacing',0.45*lambda);
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c);

Главный лепесток массива обозначается заполненным чёрным кругом. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область определяется пределами направления косинуса между [-1,1] и отмечается двумя вертикальными черными линиями. Поскольку расстояние между массивами меньше половины длины волны, в видимой области пространства нет лепестков решетки. В невидимых областях имеется бесконечное количество лепестков решетки, но показаны только те, которые находятся в диапазоне [-3,3].

Свободная область решетка-лопасть, показанная зеленым цветом, представляет собой диапазон направлений главной лопасти, для которой в видимой области отсутствуют лопасти решетки. При этом он совпадает с видимой областью.

Белая область диаграммы указывает область, где не возможны лепестки решетки.

Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график лепестков решетки для 4-элементной однородной линейной матрицы, имеющей расстояние между элементами больше половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в координатах u-v.

Предположим, что рабочая частота матрицы равна 3 ГГц, а расстояние между элементами равно 0,65 длины волны. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Наведите массив в направлении 45 градусов по азимуту и 0 градусов по отметке.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,'ElementSpacing',0.65*lambda);
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c);

Главный лепесток массива обозначается заполненным чёрным кругом. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам прихода от -90 до 90 градусов. Видимая область определяется пределами направления косинуса - 1≤u≤1. Поскольку расстояние между матрицами больше половины длины волны, в видимой области пространства теперь имеется лепесток решетки. В невидимых областях имеется бесконечное количество лепестков решетки, но показаны только те, для которых - 3≤u≤3.

Свободная область решетка-лопасть, показанная зеленым цветом, представляет собой диапазон направлений главной лопасти, для которой в видимой области отсутствуют лопасти решетки. В этом случае он лежит внутри видимой области.

Открыть сценарий в реальном времени

Постройте график лепестков решетки для 4-элементной однородной линейной матрицы, имеющей расстояние между элементами больше половины длины волны. Примените частоту фазовращателя, которая отличается от частоты сигнала. Лепестки решетки нанесены в координатах u-v.

Предположим, что частота сигнала равна 3 ГГц, а расстояние между элементами равно 0,65 λ. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Частота фазовращателя устанавливается равной 3,5 ГГц. Наведите массив в направлении азимута 45∘ 0∘ отметки.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
f0 = 3.5e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,...
    'ElementSpacing',0.65*lambda );
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c,f0);

В результате сложения сдвинутой частоты основной блок смещается вправо в сторону больших значений u. Луч больше не указывает на фактический угол прихода источника.

Основной блок массива обозначается закрашенным черным кругом. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам прихода между - 90∘ и 90∘. Видимая область определяется пределами направления косинуса - 1≤u≤1. Поскольку расстояние между матрицами больше половины длины волны, в видимой области пространства теперь имеется лепесток решетки. В невидимых областях имеется бесконечное количество лепестков решетки, но показаны только те, для которых - 3≤u≤3.

Свободная область решетка-лопасть, показанная зеленым цветом, представляет собой диапазон направлений главной лопасти, для которой в видимой области отсутствуют лопасти решетки. В этом случае он лежит внутри видимой области.

Понятия

Лепестки решетки

Пространственная недостаточная выборка волнового поля матрицей приводит к появлению видимых лепестков решетки. Если вы думаете о волновом числе, k, как аналогичном угловой частоте, то вы должны сделать выборку сигнала с пространственными интервалами, меньшими ?/кмакс (или λ мин/2), чтобы удалить алиасинг. Появление видимых лепестков решетки также известно как пространственное совмещение. Переменная kmax является наибольшим значением волнового числа, присутствующим в сигнале.

Направления максимального пространственного отклика ULA определяются пиками матричной структуры массива (альтернативно называемой диаграммой направленности или коэффициентом матрицы). Пики, отличные от вершины мейнлоба, называются лепестками решетки. Для ULA шаблон матрицы зависит только от составляющей волнового числа волнового поля вдоль оси матрицы (направление y для phased.ULA Системный объект). Составляющая волнового числа связана с направлением взгляда приходящего волнового поля по ky = -2λ sin Углом, который представляет собой широкополосный угол - угол, который направление взгляда образует с плоскостью, перпендикулярной массиву. Направление взгляда указывает от матрицы к источнику волнового поля.

Массив имеет бесконечное количество периодически разнесенных пиков, которые равны по прочности пику основного блока. Если вы направляете массив в направлении ф0, шаблон массива для ULA имеет свой главный пик при значении волнового числа ky0 = -2δ sin ф0/λ. Массив имеет сильные пики лепестков решетки при kym = ky0 + 2λ m/d, для любого целого значения m. Выраженные в виде косинусов направления лепестки решетки возникают при um = u0 + mλ/d, где u0 = sin ø0. Направление косинус, u0, является косинусом угла, который направление взгляда делает с осью y и равен sin γ 0, когда выражается в терминах направления взгляда.

Для того, чтобы соответствовать физическому направлению взгляда, um должен удовлетворять, -1 ≤ um ≤ 1. Вы можете вычислить физический угол направления взгляда фм от sin фм = um до -1 ≤ um ≤ 1. Расстояние между лепестками решетки зависит от λ/d. Когда λ/d достаточно мал, многочисленные пики лепестков решетки могут соответствовать физическим направлениям взгляда.

Наличие или отсутствие видимых лепестков решетки для ULA обобщено в этой таблице.

Интервал между элементамиЛепестки решетки
λ/d ≥ 2Отсутствуют видимые лепестки решетки для любого направления основного блока.
1 ≤ λ/d < 2Видимые лепестки решетки могут существовать для некоторого диапазона основных направлений.
λ/d < 1Для каждого направления основного блока имеются видимые лепестки решетки.

Ссылки

[1] Деревья фургонов, оптимальная обработка массивов H.L. Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.

См. также

|

Документация по панели инструментов системы поэтапной обработки массивов

Поддержка