exponenta event banner

polloss

Поляризационные потери

Описание

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv) возвращает потери в децибелах из-за несоответствия между поляризацией передаваемого поля, fv_trи поляризацию приемной антенны, fv_rcv. Вектор поля лежит в плоскости, ортогональной направлению распространения от передатчика к приемнику. Переданное поле представлено в виде вектора столбца 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev - компоненты горизонтальной и вертикальной линейной поляризации поля относительно локальной системы координат передатчика. Поляризация приемной антенны определяется вектором столбца 2 на 1, fv_rcv. Можно также указать эту поляризацию в виде [Eh;Ev] относительно локальной системы координат приемной антенны. В этом синтаксисе обе локальные оси координат выравниваются с глобальной системой координат.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv) определяет, кроме того, положение приемника. Приемник определяется как вектор столбца 3 на 1, [x;y;z], относительно глобальной системы координат (единицы положения в метрах). Этот синтаксис может использовать любой из входных аргументов предыдущего синтаксиса.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv) указывает, кроме того, ортонормированные оси, axes_rcv. Эти оси определяют локальную систему координат приемника как матрицу 3 на 3. В первом столбце задается ось X локальной системы относительно глобальной системы координат. Второй и третий столбцы дают оси y и z соответственно. Этот синтаксис может использовать любой из входных аргументов в предыдущих синтаксисах.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv,pos_tr) указывает, кроме того, положение передатчика в виде вектора столбца 3 на 1, [x;y;z], относительно глобальной системы координат (единицы положения в метрах). Этот синтаксис может использовать любой из входных аргументов в предыдущих синтаксисах.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv,pos_tr,axes_tr) указывает, кроме того, ортонормированные оси, axes_tr. Эти оси определяют локальную систему координат датчика как матрицу 3 на 3. В первом столбце задается ось X локальной системы относительно глобальной системы координат. Второй и третий столбцы дают оси y и z соответственно. Этот синтаксис может использовать любой из входных аргументов в предыдущих синтаксисах.

Примеры

свернуть все

Начните с 45 ° поляризованного передаваемого поля и приемника, который является горизонтально поляризованным. По умолчанию локальные оси передатчика и приемника совпадают с глобальной системой координат. Вычислите потери поляризации в дБ.

fv_tr = [1;1];
fv_rcv = [1;0];
rho = polloss(fv_tr,fv_rcv)
rho = 3.0103

Потери составляют 3 дБ, как и ожидалось, поскольку только половина мощности поля соответствует поляризации приемной антенны.

Начните с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Поместите приемник в положение 100 метров вдоль оси Y. Датчик находится в начале координат (его положение по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Сначала вычислите потери поляризации. Затем переместите приемник на 100 метров вдоль the_x_-axis и снова вычислите потери поляризации.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv);
pos_rcv = [100;100;0];
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv)
rho = 1×2

     0     0

Потери поляризации не возникают ни в одном положении. Сферические базовые векторы каждой антенны параллельны другой антенне, а векторы поляризации одинаковы.

Начните с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Установите ствольную коробку в положение 100 метров вдоль оси Y. Датчик находится в начале координат (по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Вычислите потери, а затем поверните приемник на 30 ° вокруг оси Y. Это вращение изменяет азимут и высоту передатчика относительно приемника и, следовательно, направление поляризации.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
ax_rcv = azelaxes(0,0);
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv);
ax_rcv = roty(30)*ax_rcv;
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv)
rho = 1×2

         0    1.2494

Вектор поляризации приемника остается неизменным. Однако поворот локальной системы координат изменяет направление поля поляризации приемной антенны относительно глобальных координат. Это изменение приводит к потере 1,2 дБ.

Начните с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Поставьте ствольную коробку в положение 100 метров по the_y_-axis. Датчик находится в начале координат (по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Сначала вычислите потери поляризации. Затем переместите передатчик на 100 метров вдоль оси X и на 100 метров вдоль оси Y и снова вычислите потери поляризации.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
ax_rcv = azelaxes(0,0);
pos_tr = [0;0;0];
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv,pos_tr);
pos_tr = [100;100;0];
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv,pos_tr)
rho = 1×2

     0     0

Нет потерь поляризации ни в одном положении, потому что сферические базовые векторы каждой антенны параллельны их аналогам и векторы поляризации одинаковы.

Задав идентичные поляризации передатчика и приемника, постройте график потерь при повороте локальных осей приемной антенны вокруг оси X.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];

Положение передающей антенны находится в начале координат, а ее локальные оси совпадают с глобальной системой координат. Положение приемной антенны составляет 100 метров вдоль глобальной оси х. Однако его локальная ось X указывает на передающую антенну.

pos_tr = [0;0;0];
axes_tr = azelaxes(0,0);
pos_rcv = [100;0;0];
axes_rcv0 = rotz(180)*azelaxes(0,0);

Поверните приемную антенну вокруг ее локальной оси X с шагом в один градус. Вычислите потери для каждого угла.

angles = [0:1:359];
n = size(angles,2);
rho = zeros(1,n); % Initialize space
for k = 1:n
    axes_rcv = rotx(angles(k))*axes_rcv0;
    rho(k) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_tr,axes_tr,...
        pos_rcv,axes_rcv);
end

Постройте график потерь поляризации.

hp = plot(angles,rho);
hax = hp.Parent;
hax.XLim = [0,360];
xticks = (0:(n-1))*45;
hax.XTick = xticks;
grid;
title('Polarization loss versus receiving antenna rotation')
xlabel('Rotation angle (degrees)');
ylabel('Loss (dB)');

Figure contains an axes. The axes with title Polarization loss versus receiving antenna rotation contains an object of type line.

График угловых потерь показывает нули (Inf dB) при 90 градусах и 270 градусах, где поляризации ортогональны.

Входные аргументы

свернуть все

Переданный вектор поля в линейном представлении компонента, заданный как вектор столбца с комплексными значениями 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev являются горизонтальными и вертикальными линейными компонентами поля.

Пример: [1; 1]

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

Вектор поляризации приемника в линейном представлении компонента, заданный как вектор столбца с комплексными значениями 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev - горизонтальная и вертикальная линейные компоненты вектора поляризации.

Пример: [0; 1]

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

Положение приемной антенны, указанное как вектор столбца с действительным значением 3 на 1. Компоненты pos_rcv указаны в глобальной системе координат как [x;y;z].

Пример: [1000; 0; 0]

Типы данных: double

Локальные координатные оси приемной антенны задаются в виде вещественной матрицы 3 на 3. Каждый столбец представляет собой единичный вектор, задающий ортонормированные оси x, y и z локальной системы координат соответственно относительно глобальной системы координат. Каждый столбец записывается в [x;y;z] форма. Если axes_rcv задается как единичная матрица, локальная система координат выравнивается с глобальной системой координат.

Пример: [1, 0, 0; 0, 1, 0; 0, 0 ,1]

Типы данных: double

Положение передатчика, указанное как вектор столбца с действительным значением 3 на 1. Компоненты pos_tr указаны в глобальной системе координат как [x;y;z].

Пример: [0; 0; 0]

Типы данных: double

Локальная координатная ось передающей антенны, заданная как действительная матрица 3 на 3. Каждый столбец представляет собой единичный вектор, задающий ортонормированные оси x, y и z локальной системы координат соответственно относительно глобальной системы координат. Каждый столбец записывается в [x;y;z] форма. Если axes_tr - единичная матрица, локальная система координат выровнена с глобальной системой координат.

Пример: [1, 0, 0; 0, 1, 0; 0, 0 ,1]

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Потери поляризации возвращены как скалярные в децибелах. Потери поляризации представляют собой проекцию вектора нормализованного передаваемого поля в вектор нормализованной поляризации приемной антенны. Его значение лежит между нулем и единицей. При преобразовании в дБ (и знак, измененный, чтобы показать потерю как положительную) его значение лежит между 0 и -Inf.

Подробнее

свернуть все

Потери поляризации из-за несоответствия поля и приемника

Потери возникают, когда приемник не соответствует поляризации падающего электромагнитного поля.

В случае поляризации поля, излучаемого передающей антенной, сначала посмотрите на дальнюю зону передающей антенны, как показано на следующем рисунке. При этом location―which местоположение приемного antenna―the электромагнитного поля ортогонально направлению от передатчика к приемнику.

Вы можете представить переданное электромагнитное поле, fv_tr, по компонентам вектора относительно сферической основы локальной системы координат передатчика. Ориентация этого базиса зависит от его направления от начала координат. Направление определяется азимутом и отметкой приемной антенны относительно локальной системы координат передатчика. Тогда поляризация передатчика, в терминах сферических базисных векторов локальной системы координат передатчика, равна

E = EHe ^ az + EVe ^ el = EmPi

Аналогичным образом вектор поляризации приемника, fv_rcv, определяется по сферической основе в локальной системе координат приемника. Теперь азимут и отметка определяют положение передатчика относительно локальной системы координат приемника. Поляризацию приемных антенн можно записать в терминах сферических базисных векторов локальной системы координат приёмника:

P=PHe^′az+PVe^′el

На этом рисунке показана конструкция различных локальных систем координат передатчика и приемника. Он также показывает сферические базисные векторы, с помощью которых можно записывать компоненты поля.

Потери поляризации представляют собой проекцию (или скалярное произведение) нормализованного вектора передаваемого поля на нормализованный вектор поляризации приемника. Обратите внимание, что потеря происходит из-за несоответствия направления двух векторов не в их величинах. Поскольку векторы определены в различных системах координат, для формирования проекции их необходимо преобразовать в глобальную систему координат. Поляризационные потери определяются:

ρ=|Ei⋅P|2|Ei|2|P|2

Ссылки

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

Расширенные возможности

.

См. также

|

Представлен в R2013a