В этом примере показано, как построить график отклика акустического микрофонного элемента и массива микрофонных элементов для проверки эффективности формирователя луча. Массив должен поддерживать приемлемый шаблон массива по всей полосе пропускания.
Создайте 11-элементную однородную линейную решетку (ULA) микрофонов, используя элементы косинусной антенны в качестве микрофонов. phased.CosineAntennaElement Системный object™ является достаточно общим для использования в качестве микрофонного элемента, так как он создает или получает скалярное поле. Необходимо изменить частоты отклика на диапазон слышимости. Кроме того, убедитесь, что PropagationSpeed параметр в массиве pattern методы устанавливают на скорость звука в воздухе.
c = 340; freq = [1000 2750]; fc = 2000; numels = 11; microphone = phased.CosineAntennaElement('FrequencyRange',freq); array = phased.ULA('NumElements',numels,... 'ElementSpacing',0.5*c/fc,'Element',microphone);
Постройте график отклика микрофонного элемента по набору частот.
plotFreq = linspace(min(freq),max(freq),15); pattern(microphone,plotFreq,[-180:180],0,'CoordinateSystem','rectangular',... 'PlotStyle','waterfall','Type','powerdb')
Этот график показывает, что шаблон элемента является постоянным по всей полосе пропускания.
Постройте график отклика 11-элементного массива на одном и том же наборе частот.
pattern(array,plotFreq,[-180:180],0,'CoordinateSystem','rectangular',... 'PlotStyle','waterfall','Type','powerdb','PropagationSpeed',c)
Этот график показывает, что основной блок массива элементов уменьшается с частотой.
Примените к массиву формирователь луча фазового сдвига поддиапазона. Интересующее направление - азимут 30 ° и отметка 0 °. Существует 8 поддиапазонов.
direction = [30;0]; numbands = 8; beamformer = phased.SubbandPhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,... 'Direction',direction,... 'OperatingFrequency',fc,'PropagationSpeed',c,... 'SampleRate',1e3,... 'WeightsOutputPort',true,'SubbandsOutputPort',true,... 'NumSubbands',numbands); rx = ones(numbands,numels); [y,w,centerfreqs] = beamformer(rx);
Постройте график отклика массива с использованием весов и центральных частот формирователя луча.
pattern(array,centerfreqs.',[-180:180],0,'Weights',w,'CoordinateSystem','rectangular',... 'PlotStyle','waterfall','Type','powerdb','PropagationSpeed',c)
На приведенном выше графике показана картина в виде луча на центральной частоте каждого поддиапазона.
Постройте график отклика на трех частотах в двух измерениях.
centerfreqs = fftshift(centerfreqs); w = fftshift(w,2); idx = [1,5,8]; pattern(array,centerfreqs(idx).',[-180:180],0,'Weights',w(:,idx),'CoordinateSystem','rectangular',... 'PlotStyle','overlay','Type','powerdb','PropagationSpeed',c) legend('Location','South')
Этот график показывает, что направление основного луча остается постоянным, в то время как ширина луча уменьшается с частотой.