Документация

Поддержка моделирования сбора сигналов

Для моделирования набора сигналов с помощью сенсорного элемента или матрицы датчиков можно использовать phased.Collector или phased.WidebandCollector. Оба объекта-сборщика предполагают, что падающие сигналы распространились на местоположение элементов массива, но не были приняты массивом. Другими словами, объекты-сборщики не моделируют фактический прием массивом. Сигнальные эффекты, связанные с усилением и внутренним шумом приемника массива, см. в разделе Preamp приемника.

Во многих приложениях обработки матриц отношение полосы пропускания сигнала к несущей частоте невелико. Выраженное в процентах, это соотношение не превышает нескольких процентов. Примеры включают в себя радиолокационные приложения, в которых импульсный сигнал модулируется несущей частотой в микроволновом диапазоне. Это узкополосные сигналы. Для узкополосных сигналов можно выразить вектор управления как функцию одной частоты, несущей частоты. Для узкополосных сигналов phased.Collector объект является подходящим.

В других применениях узкополосное предположение не оправдано. Во многих акустических и гидроакустических применениях волна, падающая на матрицу, является волной давления, которая немодулирована. Невозможно выразить вектор управления как функцию одной частоты. В этих случаях подход поддиапазонов, реализованный в phased.WidebandCollector является уместным. Широкополосный коллектор разлагает входные данные на поддиапазоны и вычисляет вектор управления для каждого поддиапазона.

При использовании узкополосного коллектора phased.Collector, необходимо указать следующие аспекты коллектора:

При использовании широкополосного коллектора phased.WidebandCollector, необходимо указать следующие аспекты коллектора:

Узкополосный коллектор для однородного линейного массива

В этом примере показано, как построить узкополосный коллектор, моделирующий плоскую волну, ударяющуюся о двухэлементный однородный линейный массив. Массив имеет интервал между элементами 0,5 м (по умолчанию для ULA). Рабочая частота массива составляет 300 МГц.

Создайте массив и коллектор Системные объекты.

array = phased.ULA('NumElements',2,'ElementSpacing',0.5);
collector = phased.Collector('Sensor',array,...
    'PropagationSpeed',physconst('LightSpeed'),...
    'OperatingFrequency',3e8,'Wavefront','Plane');

Создайте сигнал и смоделируйте прием с угла (45; 0).

x =[1 -1 1 -1]';
y = collector(x,[45;0])

y = 4×2 complex

   0.4433 - 0.8964i   0.4433 + 0.8964i
  -0.4433 + 0.8964i  -0.4433 - 0.8964i
   0.4433 - 0.8964i   0.4433 + 0.8964i
  -0.4433 + 0.8964i  -0.4433 - 0.8964i

В предыдущем случае объект-сборщик умножает входной сигнал, x, по соответствующему элементу вектора управления для двухэлементного ULA. Следующий код создает ответ эквивалентным образом. Сначала создайте ULA, а затем вектор управления. Сравните с предыдущим результатом.

array = phased.ULA('NumElements',2,'ElementSpacing',0.5);
steeringvec = phased.SteeringVector('SensorArray',array);
sv = steeringvec(3e8,[45;0]);
x =[1 -1 1 -1]';
y1 = x*sv.'

y1 = 4×2 complex

   0.4433 - 0.8964i   0.4433 + 0.8964i
  -0.4433 + 0.8964i  -0.4433 - 0.8964i
   0.4433 - 0.8964i   0.4433 + 0.8964i
  -0.4433 + 0.8964i  -0.4433 - 0.8964i

Узкополосный коллектор для одиночного антенного элемента

Sensor свойство phased.Collector Системный object™ может задавать один антенный элемент. В этом примере создайте пользовательский антенный элемент с помощью phased.CustomAntennaElement Системный объект. Антенный элемент имеет косинусную характеристику по углам возвышения от (-90 °, 90 °). Постройте график отклика полярной диаграммы направленности антенны при частоте 1 ГГц на разрезе отметки при азимуте 0 °. Отображение характеристики напряжения антенны на азимуте 0 ° и отметке 45 °.

Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздних версиях. При использовании более ранней версии замените каждый вызов функции эквивалентным step синтаксис. Например, заменить myObject(x) с step(myObject,x).

fc = 1e9;
antenna = phased.CustomAntennaElement;
antenna.AzimuthAngles = -180:180;
antenna.ElevationAngles = -90:90;
antenna.MagnitudePattern = mag2db(...
    repmat(cosd(antenna.ElevationAngles)',1,numel(antenna.AzimuthAngles)));
resp = antenna(fc,[0;45])

resp = 0.7071

pattern(antenna,fc,0,[-90:90],'Type','powerdb')

Отклик напряжения антенны на азимуте 0 ° и отметке 45 ° составляет, как и ожидалось, cos (45 °).

Принять узкополосный синусоидальный вход, падающий на антенный элемент от азимута 0 ° и отметки 45 °. Определите сигнал, собранный на элементе.

collector = phased.Collector('Sensor',antenna,'OperatingFrequency',fc);
x =[1 -1 1 -1]';
y = collector(x,[0;45])

y = 4×1

    0.7071
   -0.7071
    0.7071
   -0.7071

Сбор широкополосных сигналов

В этом примере показано, как смоделировать прием широкополосного акустического сигнала одним всенаправленным микрофонным элементом.

Примечание.Этот пример выполняется только в R2016b или более поздних версиях. При использовании более ранней версии замените каждый вызов функции эквивалентным step синтаксис. Например, заменить myObject(x) с step(myObject,x).

x = randn(10,1);
c = 340.0;
microphone = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(...
    'FrequencyRange',[20 20e3],'BackBaffled',true);
collector = phased.WidebandCollector('Sensor',microphone,...
    'PropagationSpeed',c,'SampleRate',50e3,...
    'ModulatedInput',false);
y = collector(x,[30;10]);