Системный объект: поэтапный. URA
Пакет: поэтапный
График лепестка решетки массива
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0)
hPlot = plotGratingLobeDiagram(___)
plotGratingLobeDiagram( строит график лепестков решетки массива в системе координат u-v. Система object™ H,FREQ)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(кроме того, определяет угол поворота массива, H,FREQ,ANGLE)ANGLE.
plotGratingLobeDiagram(, кроме того, задает скорость распространения на H,FREQ,ANGLE,C)C.
plotGratingLobeDiagram(кроме того, задает частоту фазовращателя матрицы, H,FREQ,ANGLE,C,F0)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(___)
|
Антенна или микрофонная решетка, указанная как объект System. |
|
Частота сигнала, заданная как скаляр. Частотные единицы - герц. Значения должны находиться в диапазоне, указанном свойством frequency элементов массива, содержащихся в |
|
Угол управления массивом, заданный как вектор 2 на 1 или скаляр. Если По умолчанию: |
|
Скорость распространения сигнала, заданная как скаляр. Единицы измерения - метры в секунду. По умолчанию: скорость света в вакууме |
|
Частота фазовращателя массива, заданная как скаляр. Когда этот аргумент опущен, предполагается, что частота фазовращателя является частотой сигнала, По умолчанию: |
Постройте график лепестков решетки для однородной прямоугольной матрицы 11 на 9 элементов, имеющей расстояние между элементами, равное половине длины волны.
Предположим, что рабочая частота матрицы равна 10 кГц. Все элементы являются всенаправленными микрофонными элементами. Наведите массив в направлении 20 градусов по азимуту и 30 градусов по отметке. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 ° C.
cair = 344.21; f = 10.0e3; lambda = cair/f; microphone = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); array = phased.URA('Element',microphone,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.5*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(array,f,[20;30],cair);
Постройте график лепестков решетки. Главный лепесток массива обозначается заполненным чёрным кругом. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область - это область в координатах u-v, для которой . Видимая область отображается как единичная окружность, центрированная в начале координат. 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.
Белые области диаграммы указывают область, в которой не возможны лепестки решетки.
Постройте график лепестков решетки для однородной прямоугольной матрицы 11 на 9 элементов, имеющей расстояние между элементами больше половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в координатах u-v.
Предположим, что рабочая частота матрицы равна 10 кГц, а расстояние между элементами равно 0,75 длины волны. Все элементы являются всенаправленными микрофонными элементами. Наведите массив в направлении 20 градусов по азимуту и 30 градусов по отметке. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 ° C.
cair = 344.21; f = 10000; lambda = cair/f; sMic = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); sURA = phased.URA('Element',sMic,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.75*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(sURA,f,[20;30],cair);
Главный лепесток массива обозначается заполненным чёрным кругом. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область - это область в координатах u-v, для которой . Видимая область отображается как единичная окружность, центрированная в начале координат. Поскольку расстояние между массивами больше половины длины волны, в видимой области пространства имеются лепестки 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. В этом случае он лежит внутри видимой области. Поскольку основной блок находится вне зеленой области, внутри видимой области имеется лепесток решетки.
Постройте график лепестков решетки для однородной прямоугольной матрицы 11 на 9 элементов, имеющей расстояние между элементами больше половины длины волны. Примените сдвиг частоты фазовращателя на 20%. Лепестки решетки нанесены в координатах u-v.
Предположим, что рабочая частота матрицы равна 10 кГц, а расстояние между элементами равно 0,75 длины волны. Все элементы являются всенаправленными микрофонными элементами. Наведите массив в направлении 20 градусов по азимуту и 30 градусов по отметке. Частота сдвига составляет 12000 Гц. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 ° C.
cair = 344.21; f = 10000; f0 = 12000; lambda = cair/f; sMic = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); sURA = phased.URA('Element',sMic,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.75*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(sURA,f,[20;30],cair,f0);
Основной блок массива обозначается закрашенным черным кругом. Основной блок переместился из своего положения в предыдущем примере из-за сдвига частоты. Лепестки решетки в видимой и невидимой областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область - это область в координатах u-v, для которой . Видимая область отображается как единичная окружность, центрированная в начале координат. Поскольку расстояние между массивами больше половины длины волны, в видимой области пространства имеются лепестки 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. В этом случае он лежит внутри видимой области. Поскольку основной блок находится вне зеленой области, внутри видимой области имеется лепесток решетки.
Пространственная недостаточная выборка волнового поля матрицей создает видимые лепестки 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 URA определяются пиками массива (альтернативно называемыми диаграммой направленности или коэффициентом массива). Пики, отличные от пика основной лопасти, называются лепестками решетки. Для URA шаблон массива зависит только от составляющей волнового числа волнового поля в плоскости массива (направления y и z для phased.URA Системный объект). Составляющие волнового числа связаны с направлением взгляда приходящего волнового поля по ky = -2λ sin az cos el/λ и kz = -2λ sin el/λ. Угол az - азимутальный угол приходящего волнового поля. Угол e1 - угол возвышения прибывающего волнового поля. Направление взгляда указывает от матрицы к источнику волнового поля.
Массив имеет бесконечное количество периодически разнесенных пиков, которые равны по прочности пику основного блока. При наведении массива на аз0, el0 азимут и направление возвышения узор массива для URA имеет свой главный пик при значении волнового числа, ky0 = -2λ sin az0 cos el0/λ, kz0 = -2λ sin el0/λ. Массив имеет сильные пики при kym = ky0 + 2δ m/dy, kzn = kz0 + 2δ n/dz для целых значений m и n. Величины dy и dz являются межэлементными расстояниями в направлениях y и z соответственно. Выраженные в виде косинусов направления, лепестки решетки встречаются при um = u0 -mλ/dy и vn = v0 -nλ/dz. Косинусы направления основных лепестков определяются посредством u0 = sin az0 cos el0 и v0 = sin el0 при выражении в терминах направления взгляда.
Лепестки решетки могут быть видимыми или невидимыми в зависимости от значения um2 + vn2. Когда um2 + vn2 ≤ 1, направление взгляда представляет видимое направление. Если значение больше единицы, лепесток решетки невидим. Для каждого видимого лепестка решетки можно вычислить направление взгляда (azm, n, elm, n) из um = sin azm cos elm и vn = sin eln. Расстояние между лепестками решетки зависит от λ/d. Когда λ/d достаточно мал, многочисленные пики лепестков решетки могут соответствовать физическим направлениям взгляда.
[1] Деревья фургонов, оптимальная обработка массивов H.L. Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.