step
Системный объект: фазированный. FreeSpace
Пакет: поэтапный
Передайте сигнал из одного местоположения в другое
Синтаксис
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)
Описание
Примечание
Начиная с R2016b, вместо использования step метод для выполнения операции, заданной Системной object™, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)Y когда узкополосный сигнал F распространяется в свободном пространстве из положения, заданного в origin_pos в положение или положения, указанные в dest_pos. Для неполяризованных сигналов либо origin_pos или dest_pos аргументы могут задавать несколько точек. Использование обоих аргументов для задания нескольких точек не разрешено. Скорость источника сигнала задана в origin_vel и скорость адресата сигнала задана в dest_vel. Размерности origin_vel и dest_vel должен согласиться с размерностями origin_pos и dest_pos, соответственно.
Примечание
Объект выполняет инициализацию при первом выполнении объекта. Эта инициализация блокирует нетронутые свойства и входные спецификации, такие как размерности, сложность и тип данных входных данных. Если вы изменяете свойство nontunable или спецификацию входа, системный объект выдает ошибку. Чтобы изменить нетронутые свойства или входы, необходимо сначала вызвать release метод для разблокировки объекта.
Входные параметры
Выходные аргументы
|
Распространенный сигнал, возвращенный как M-element комплексно-значимый вектор-столбец, M -by N комплексно-значимую матрицу или структуру MATLAB, содержащую комплексно-значимые поля. Если Если Область выхода |
Примеры
Распространение сигнала от стационарного радара до стационарной цели
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
R = sqrt( (pos1-pos2)'*(pos1-pos2));
lambda = physconst('Lightspeed')/fop;
L = (4*pi*R/lambda)^2L = 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
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
Распространение поляризованного поля от источника до цели
Создайте равномерный линейный массив (ULA), состоящую из четырёх короткодипольных антенных элементов, которые поддерживают поляризацию. Установите ориентацию каждого диполя в z-направлении. Установите рабочую частоту 300 МГц, а интервал между элементами массива - 0,4 метра. В то время как антенный элемент поддерживает поляризацию, вы должны явно включить поляризацию в объекте Radiator System.
Создайте антенный элемент short-dipole, массива ULA и излучателя Системных объектов. Установите CombineRadiatedSignals свойство к true когерентно объединить излучаемые сигналы от всех антенн и Polarization свойство для 'Combined' для обработки поляризованных волн.
freq = 300e6; nsensors = 4; c = physconst('LightSpeed'); antenna = phased.ShortDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100e6 900e6],... 'AxisDirection','Z'); array = phased.ULA('Element',antenna,... 'NumElements',nsensors,... 'ElementSpacing',0.4); radiator = phased.Radiator('Sensor',array,... 'PropagationSpeed',c,... 'OperatingFrequency',freq,... 'CombineRadiatedSignals',true,... 'Polarization','Combined',... 'WeightsInputPort',true);
Создайте сигнал, который будет излучен. В этом случае сигнал состоит из одного цикла синусоиды 4 кГц. Установите амплитуду сигнала в единицу. Установите частоту дискретизации 8 кГц. Выберите углы излучения 0 степеней азимута и 20 степеней повышения. поляризация, необходимо задать локальную ось - в этом случае выбранную так, чтобы она совпадала с глобальными осями. Установите равномерные веса для элементов массива.
fsig = 4000; fs = 8000; A = 1; t = [0:0.01:2]/fs; signal = A*sin(2*pi*fsig*t'); radiatingAngles = [0;20]; laxes = ones(3,3); y = radiator(signal,radiatingAngles,laxes,[1,1,1,1].'); disp(y)
X: [201x1 double]
Y: [201x1 double]
Z: [201x1 double]
Излучаемый сигнал является struct содержащий поляризованное поле.
Использование FreeSpace Системный объект для распространения поля от источника координат до места назначения.
propagator = phased.FreeSpace('PropagationSpeed',c,... 'OperatingFrequency',freq,... 'TwoWayPropagation',false,... 'SampleRate',fs);
Установите источник сигнала, скорость источника сигнала, пункт назначения сигнала и скорость назначения сигнала.
origin_pos = [0; 0; 0]; dest_pos = [500; 200; 50]; origin_vel = [10; 0; 0]; dest_vel = [0; 15; 0];
Вызовите объект FreeSpace, чтобы распространить сигналы.
yprop = propagator(y,origin_pos,dest_pos,...
origin_vel,dest_vel);Постройте график x-составляющей распространенных сигналов.
figure
plot(1000*t,real(yprop.X))
xlabel('Time (millisec)')
Распространение сигнала на множественные адреса
Создайте объект FreeSpace System, чтобы распространить сигнал из одной точки в несколько точек пространства. Начните с определения источника сигнала и трех точек назначения, все в разных областях значений.
Вычислите углы направления распространения от источника до мест назначения. Источник и пункт назначения являются стационарными.
pos1 = [0,0,0]'; vel1 = [0,0,0]'; pos2 = [[700;700;100],[1400;1400;200],2*[2100;2100;400]]; vel2 = zeros(size(pos2)); [rngs,radiatingAngles] = rangeangle(pos2,pos1);
Создайте антенный элемент косинуса, массива ULA и Излучателя Системных объектов.
fs = 8000; freq = 300e6; nsensors = 4; sAnt = phased.CosineAntennaElement; sArray = phased.ULA('Element',sAnt,'NumElements',nsensors); sRad = phased.Radiator('Sensor',sArray,... 'OperatingFrequency',freq,... 'CombineRadiatedSignals',true,'WeightsInputPort',true);
Создайте сигнал, чтобы быть одним циклом синусоиды амплитуды один и имеющий частоту 4 кГц.
fsig = 4000; t = [0:0.01:2]'/fs; signal = sin(2*pi*fsig*t);
Излучайте сигналы в направлениях назначения. Примените равномерное взвешивание к массиву.
y = step(sRad,signal,radiatingAngles,[1,1,1,1].');
Передайте сигналы в точки назначения.
sFSp = phased.FreeSpace('OperatingFrequency',freq,'SampleRate',fs); yprop = step(sFSp,y,pos1,pos2,vel1,vel2);
Постройте график величин распространенного сигнала для каждой области значений.
figure plot(1000*t,abs(yprop(:,1)),1000*t,abs(yprop(:,2)),1000*t,abs(yprop(:,3))) ylabel('Signal Magnitude') xlabel('Time (millisec)')
Алгоритмы
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
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 см. раздел [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.
См. также
phased.WidebandFreeSpace | twoRayChannel (Radar Toolbox)