phased.FreeSpace

Окружение свободного пространства

Описание

The phased.FreeSpace Система object™ моделирует узкополосное распространение сигнала от одной точки к другой в среде свободного пространства. Объект применяет зависимую от области значений задержку, усиление и сдвиг фазы к входному сигналу. Объект учитывает допплеровский сдвиг, когда источник или пункт назначения перемещается. Окружение свободного пространства является безграничной средой со скоростью распространения сигнала, независимой от положения и направления. Сигнал распространяется по прямой линии от источника до пункта назначения. Для примера можно использовать этот объект для моделирования распространения сигнала от радара к цели и обратно к радару.

Для неполяризованных сигналов FreeSpace Системный объект позволяет вам распространять сигналы от одной точки до нескольких точек или от нескольких точек до одной точки. Распространение нескольких точек к нескольким точкам не поддерживается.

Чтобы вычислить распространенный сигнал в свободном пространстве:

Определите и настройте свои окружения свободного пространства. См. «Конструкция».
Функции step для распространения сигнала через окружение свободного пространства в соответствии со свойствами phased.FreeSpace. Поведение step характерен для каждого объекта в тулбоксе.

При распространении сигнала туда и обратно в свободном пространстве можно либо использовать один FreeSpace Системный объект для вычисления двухсторонней задержки распространения или двух отдельных FreeSpace Системные объекты для вычисления односторонних задержек распространения в каждом направлении. Из-за искажения фильтра общая задержка туда и обратно при использовании двухстороннего распространения может отличаться от задержки при использовании двух односторонних phased.FreeSpace Системные объекты. Точнее использовать одну двухстороннюю phased.FreeSpace Системный объект. Эта опция задается функцией TwoWayPropagation свойство.

Примечание

Начиная с R2016b, вместо использования step метод для выполнения операции, заданной системным объектом, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.

Конструкция

H = phased.FreeSpace создает свободное пространство окружения Системный объект, H.

H = phased.FreeSpace(Name,Value) создает объект окружения свободного пространства, H, с каждым заданным именем свойства, установленным на заданное значение. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1, Value1..., NameN, ValueN).

Свойства

`PropagationSpeed`	Скорость распространения сигнала Задайте скорость распространения сигнальной волны в свободном пространстве как действительная положительная скалярная величина. Модули - метры в секунду. По умолчанию: Скорость света
`OperatingFrequency`	Частота несущей сигнала Скаляр, содержащий несущую частоту узкополосного сигнала. Модулями являются герц. По умолчанию: `3e8`
`TwoWayPropagation`	Выполните двухстороннее распространение Установите это свойство на `true` для выполнения распространения туда и обратно между источником и местом назначения, которые вы задаете в `step` команда. Установите это свойство на `false` для выполнения одностороннего распространения из источника в место назначения. По умолчанию: `false`
`SampleRate`	Частота дискретизации Скаляр, содержащий частоту дискретизации. Модулями частоты дискретизации являются hertz. Алгоритм использует это значение, чтобы определить задержку распространения в количестве выборок. По умолчанию: `1e6`
`MaximumDistanceSource`	Источник максимального значения расстояния Источник максимального значения расстояния, заданный как `'Auto'` или `'Property'`. Этот выбор выбирает, как определяется максимальное одностороннее расстояние распространения. Максимальное одностороннее расстояние распространения используется, чтобы выделить достаточное количество памяти для расчета задержки. Когда вы устанавливаете это свойство на `'Auto`Системный объект автоматически выделяет память. Когда вы устанавливаете это свойство на `'Property'`, вы задаете максимальное одностороннее расстояние распространения, используя значение `MaximumDistance` свойство. По умолчанию: `'Auto'`
`MaximumDistance`	Максимальное одностороннее расстояние распространения Максимальное одностороннее расстояние распространения, заданное как реальная положительная скалярная величина. Модулями являются счетчики. Это свойство применяется, когда вы устанавливаете `MaximumDistanceSource` свойство к `'Property'`. Любой сигнал, который распространяется больше, чем максимальное одностороннее расстояние, игнорируется. Максимальное расстояние должно быть больше или равно наибольшему расстоянию между положениями. По умолчанию: `10000`
`MaximumNumInputSamplesSource`	Источник максимального количества выборок. Источник максимального количества выборок во входном сигнале, заданный как `'Auto'` или `'Property'`. Когда вы устанавливаете это свойство на `'Auto'`модель распространения автоматически выделяет достаточно памяти, чтобы буферизировать первый входной сигнал. Когда вы устанавливаете это свойство на `'Property'`, задайте максимальное количество выборок во входном сигнале используя `MaximumNumInputSamples` свойство. Любой входной сигнал, длиннее этого значения, усечен. Это свойство применяется, когда вы устанавливаете `MaximumDistanceSource` свойство к `'Property'`. Чтобы использовать этот объект с входными сигналами переменного размера в MATLAB^® Функциональный блок в Simulink^®, установите `MaximumNumInputSamplesSource` свойство к `'Property'` и установите значение для `MaximumNumInputSamples` свойство. По умолчанию: `'Auto'`
`MaximumNumInputSamples`	Максимальное количество выборок входного сигнала. Максимальное количество выборок в входном сигнале, заданное как положительное целое число. Это свойство ограничивает размер входного сигнала. Любой входной сигнал, длиннее этого значения, усечен. Входной сигнал является первым аргументом в `step` способ. Количество выборок - это количество строк во входе. Это свойство применяется, когда вы устанавливаете `MaximumNumInputSamplesSource` свойство к `'Property'`. По умолчанию: `100`

Методы

сброс	Сброс внутренних состояний канала распространения
шаг	Передайте сигнал из одного местоположения в другое

Общий для всех системных объектов
`release`	Разрешить изменение значения свойства системного объекта

Примеры

свернуть все

Распространение сигнала от стационарного радара до стационарной цели

Открыть Live Script

Вычислите амплитуду сигнала, распространяющегося в свободном пространстве от радара при (1000,0,0) к цели при (300,200,50). Предположим, что и радар, и цель являются стационарными. Частота дискретизации составляет 8000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Передайте пять отсчетов сигнала амплитуды модуля. Скорость распространения сигнала принимает значение по умолчанию скорости света. Исследуйте амплитуду сигнала в цели.

fs = 8e3;
fop = 3e8;
henv = phased.FreeSpace('SampleRate',fs,...
    'OperatingFrequency',fop);
pos1 = [1000;0;0];
pos2 = [300;200;50];
vel1 = [0;0;0];
vel2 = [0;0;0];

Вычислите принятый сигнал в цели.

x = ones(5,1);
y = step(henv,x,...
    pos1,...
    pos2,...
    vel1,...
    vel2);
disp(y)

   1.0e-03 *

   0.0126 - 0.1061i
   0.0129 - 0.1082i
   0.0129 - 0.1082i
   0.0129 - 0.1082i
   0.0129 - 0.1082i

Первая выборка равна нулю, потому что сигнал еще не достиг цели.

Вручную вычислите потери по формуле

$L = (4 π R / λ)^{2}$

R = sqrt( (pos1-pos2)'*(pos1-pos2));
lambda = physconst('Lightspeed')/fop;
L = (4*pi*R/lambda)^2

L = 8.4205e+07

Поскольку переданная амплитуда является единицей, квадрат сигнала в цели равен обратной потере.

disp(1/abs(y(2))^2)

   8.4205e+07

Распространение сигнала от движущегося радара до движущейся цели

Открыть Live Script

Вычислите результат распространения сигнала в свободном пространстве от радара на (1000,0,0) к цели на (300,200,50). Предположим, что радар перемещается со скоростью 10 м/с вдоль оси X, в то время как цель перемещается со скоростью 15 м/с вдоль оси Y. Частота дискретизации составляет 8000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Скорость распространения сигнала принимает значение по умолчанию скорости света. Передайте пять выборок единичного амплитудного сигнала и исследуйте амплитуду сигнала в цели.

fs = 8000;
fop = 3e8;
sProp = phased.FreeSpace('SampleRate',fs,...
    'OperatingFrequency',fop);
pos1 = [1000;0;0];
pos2 = [300;200;50];
vel1 = [10;0;0];
vel2 = [0;15;0];
y = step(sProp,ones(5,1),...
    pos1,...
    pos2,...
    vel1,...
    vel2);
disp(y)

   1.0e-03 *

   0.0126 - 0.1061i
   0.0117 - 0.1083i
   0.0105 - 0.1085i
   0.0094 - 0.1086i
   0.0082 - 0.1087i

Поскольку переданная амплитуда является единицей, квадрат сигнала в цели равен обратной потере.

disp(1/abs(y(2))^2)

   8.4206e+07

Подробнее о

расширить все

Задержка свободного пространства и потеря пути

Когда источник и пункт назначения стационарны относительно друг друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как _{Y(t) = x(t-τ)/Lfsp}. Величина τ является задержкой сигнала, и _Lfsp является потерями при распространении в свободном пространстве. τ задержки задается R/c, где R - расстояние распространения, а c - скорость распространения. Это потери при распространении в свободном пространстве задаются как

$L_{f s p} = \frac{{(4 π R)}^{2}}{λ^{2}},$

her- длина волны сигнала.

Эта формула принимает, что цель находится в дальнем поле передающего элемента или массива. В ближнем поле формула потерь при распространении в свободном пространстве не действительна и может привести к потере меньше единицы, эквивалентной усилению сигнала. Поэтому потеря устанавливается равной единице для значений области значений, R ≤ λ/4π.

Когда источник и назначение имеют относительное движение, обработка также вводит доплеровский сдвиг частоты. Сдвиг частоты v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двухстороннего распространения. Количественная v является относительной скоростью места назначения относительно источника.

Для получения дополнительной информации о распространении канала свободного пространства см. [2].

Ссылки

[1] Proakis, J. Digital Communications. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2001.

[2] Skolnik, M. Introduction to Радиолокационные Системы, 3rd Ed. New York: McGraw-Hill, 2001.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Требует динамического выделения памяти. Смотрите ограничения для системных объектов, которые требуют динамического выделения памяти.
Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

См. также

fspl | phased.RadarTarget

Введенный в R2011a

Документация

phased.FreeSpace

Описание

Конструкция

Свойства

Методы

Примеры

Распространение сигнала от стационарного радара до стационарной цели

Распространение сигнала от движущегося радара до движущейся цели

Подробнее о

Задержка свободного пространства и потеря пути

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация по Phased Array System Toolbox

Поддержка

Документация

phased.FreeSpace

Описание

Конструкция

Свойства

Методы

Примеры

Распространение сигнала от стационарного радара до стационарной цели

Распространение сигнала от движущегося радара до движущейся цели

Подробнее о

Задержка свободного пространства и потеря пути

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация по Phased Array System Toolbox

Поддержка

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®