phased.PhaseShiftBeamformer

Узкополосный фазовый сдвиг луча

Описание

Поэтапный. Объект PhaseShiftBeamformer реализует узкополосный фазосдвигатель луча. Блок формирования луча со сдвигом фазы аппроксимирует устройство формирования луча с задержкой по времени для узкополосных сигналов путем сдвига фазы поступающего сигнала. Фазе лучевой форматор принадлежит к семейству обычных лучевых форматоров.

Для формирования луча сигналы, поступающие в массив:

Создайте phased.PhaseShiftBeamformer Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».

Создание

Синтаксис

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer(Name,Value)

Описание

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer создает фазосдвигатель луча System object™, beamformer, со значениями свойств по умолчанию.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer(Name,Value) создает фазосдвигатель луча с каждым свойством Name установить на заданное Value. Можно задать дополнительные аргументы пары "имя-значение" в любом порядке как (Name1, Value1..., NameN, ValueN). Заключайте каждое имя свойства в одинарные кавычки.

Пример: beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',phased.URA,'OperatingFrequency',300e6) устанавливает массив датчиков в равномерный прямоугольный массив (URA) с значениями свойств URA по умолчанию. Лучевой форматор имеет рабочую частоту 300 МГц.

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

`SensorArray` - Матрица датчиков
`phased.ULA` массив со стоимостями недвижимости по умолчанию (дефолт) | массив Phased Array System Toolbox™

Массив датчиков, заданный как массив Системный объект, принадлежащий Phased Array System Toolbox. Сенсорный массив может содержать подрешетки.

Пример: phased.URA

`PropagationSpeed` - Скорость распространения сигнала
`physconst('LightSpeed')` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Скорость распространения сигнала, заданная как реальная положительная скалярная величина. Модули указаны в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращаемым physconst('LightSpeed').

Пример: 3e8

Типы данных: single | double

`OperatingFrequency` - Рабочая частота
`300e6` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Рабочая частота, заданная как положительная скалярная величина. Модули указаны в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: single | double

`DirectionSource` - Источник направления формирования луча
`'Property'` (по умолчанию) | `'Input port'`

Источник направления формирования луча, заданный как 'Property' или 'Input port'. Задайте, происходит ли направление формирования луча от Direction свойство этого объекта или от входного параметра, ANG. Значения этого свойства:

`'Property'`	Задайте направление формирования луча с помощью `Direction` свойство.
`'Input port'`	Задайте направление формирования луча с помощью входного параметра, `ANG`.

Типы данных: char

`Direction` - Направления формирования луча
`[0;0]` (по умолчанию) | вектор 2 на 1 с реальным | матрица 2 на L

Направления формирования луча, заданные как действительный вектор 2 на 1 или вещественная матрица 2 L. Для матрицы каждый столбец задает разное направление формирования луча. Каждый столбец имеет форму [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Азимутальные углы должны лежать между -180 ° и 180 °, а вертикальные - между -90 ° и 90 °. Все углы заданы относительно локальной системы координат массива. Модули указаны в степенях.

Пример: [40;30]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите DirectionSource свойство к 'Property'.

Типы данных: single | double

`NumPhaseShifterBits` - Количество бит квантования фазовращателя
`0` (по умолчанию) | неотрицательное целое число

Количество бит, используемых для квантования фазы компонента сдвига весов лучевого форматора или вектора управления, заданное в виде неотрицательного целого числа. Значение нуля указывает, что квантование не выполняется.

Пример: 5

Типы данных: single | double

`WeightsNormalization` - Подход к нормализации весов луча
`'Distortionless'` (по умолчанию) | `'Preserve power'`

Если вы задаете это значение свойства 'Distortionless'коэффициент усиления в направлении формирования луча составляет 0 дБ. Если вы задаете это значение свойства 'Preserve power', нормой весов является единство.

Пример: 'Preserve power'

Типы данных: char

`WeightsOutputPort` - Включите выход весов формирования луча
`false` (по умолчанию) | `true`

Включите выход весов формирования луча, заданный как false или true. Чтобы получить веса формирования луча, установите это свойство равным true и используйте соответствующий выходной аргумент, W. Если вы не хотите получать веса, задайте для этого свойства false.

Типы данных: logical

Использование

Синтаксис

Y = beamformer(X)

Y = beamformer(X,ANG)

[Y,W] =
beamformer(___)

Описание

пример

Y = beamformer(X) выполняет фазосдвижение луча на входном сигнале, X, и возвращает сформированный лучом выход в Y. Чтобы использовать этот синтаксис, установите значение DirectionSource на 'Property' и установите направление формирования луча с помощью свойства Direction.

пример

Y = beamformer(X,ANG) использует ANG входной параметр для задания направления формирования луча. Чтобы использовать этот синтаксис, задайте значение свойства DirectionSource 'Input port'.

[Y,W] = beamformer(___) возвращает веса формирования луча, W. Чтобы использовать этот синтаксис, задайте значение свойства WeightsOutputPort true.

Входные параметры

расширить все

`X` - Входной сигнал
комплексная матрица M -by N

Входной сигнал, заданный как комплексная матрица M -by N. Если массив содержит подрешетки, N количество подрешеток; в противном случае N количество элементов массива.

Размер первой размерности матрицы входа может варьироваться, чтобы симулировать изменяющуюся длину сигнала. Изменение размера может произойти, например, в случае импульсного сигнала с переменной частотой повторения импульса.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`ANG` - Направления формирования луча
`[0;0]` (по умолчанию) | вектор-столбец 2 на 1 с реальным | матрица- L 2 на байт

Направления формирования луча, заданные как действительный вектор-столбец 2 на 1 или матрица L 2 байта. L - количество направлений формирования луча. Каждый столбец имеет форму [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Модули указаны в степенях. Каждый угол азимута должен лежать между -180 ° и 180 °, а каждый угол возвышения должен лежать между -90 ° и 90 °.

Пример: [40;10]

Зависимости

Чтобы включить этот аргумент, задайте значение свойства DirectionSource 'Input port'.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

расширить все

`Y` - Светоформированный выход
комплексная матрица M -by L

Beamformed output, returned as a complex-valued M -by- L matrix, где M - количество строк X и L количество направлений формирования луча.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`W` - Веса формирования луча
комплексно-ценная N -by - L матрица

Веса формирования луча, возвращенные как комплексная матрица N -by L. Если массив содержит подрешетки, N количество подрешеток; в противном случае N количество элементов. L - количество направлений формирования луча.

Зависимости

Чтобы включить этот выход, задайте значение свойства DirectionSource true.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

расширить все

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Фаза-Сдвиг ULA Beamformer

Открыть Live Script

Примените построение луча со сдвигом фазы к сигналу sinewave, принимаемому ULA с 7 элементами. Направление формирования луча составляет 45 ° азимута и 0 ° повышения. Предположим, что массив работает на частоте 300 МГц. Задайте направление формирования луча с помощью Direction свойство.

Симулируйте сигнал.

t = (0:1000)';
fsignal = 0.01;
x = sin(2*pi*fsignal*t);
c = physconst('Lightspeed');
fc = 300e6;
incidentAngle = [45;0];
array = phased.ULA('NumElements',7);
x = collectPlaneWave(array,x,incidentAngle,fc,c);
noise = 0.1*(randn(size(x)) + 1j*randn(size(x)));
rx = x + noise;

Настройте фазосдвигатель луча и затем отобразите входные данные.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,...
    'OperatingFrequency',fc,'PropagationSpeed',c,...
    'Direction',incidentAngle,'WeightsOutputPort',true);
[y,w] = beamformer(rx);

Постройте график исходного сигнала в среднем элементе и сигнала луча.

plot(t,real(rx(:,4)),'r:',t,real(y))
xlabel('Time (sec)')
ylabel('Amplitude')
legend('Input','Beamformed')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line. These objects represent Input, Beamformed.

Постройте график диаграммы направленности массива после применения весов.

pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',c,'Type',...
    'powerdb','CoordinateSystem','polar','Weights',w)

Фазосдвигатель луча с использованием ULA

Открыть Live Script

Примените построение луча со сдвигом фазы к сигналу, принимаемому ULA с 5 элементами. Направление формирования луча составляет 45 ° азимута и 0 ° повышения. Предположим, что массив работает на частоте 300 МГц. Задать направление формирования луча можно используя порт входа.

Симулируйте сигнал sinewave, поступающий в массив.

t = (0:1000)';
fsignal = 0.01;
x = sin(2*pi*fsignal*t);
c = physconst('LightSpeed');
fc = 300e6;
incidentAngle = [45;0];
array = phased.ULA('NumElements',5);
x = collectPlaneWave(array,x,incidentAngle,fc,c);
noise = 0.1*(randn(size(x)) + 1j*randn(size(x)));
rx = x + noise;

Создайте диаграмму направленности сдвига фазы и затем сформируйте диаграмму направленности входных данных.

beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,...
    'OperatingFrequency',fc,'PropagationSpeed',c,...
    'DirectionSource','Input port','WeightsOutputPort',true);

Получите сигнал формирования луча и веса формирователя луча.

[y,w] = beamformer(rx,incidentAngle);

Постройте график исходного сигнала в среднем элементе и сигнала луча.

plot(t,real(rx(:,3)),'r:',t,real(y))
xlabel('Time')
ylabel('Amplitude')
legend('Original','Beamformed')

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line. These objects represent Original, Beamformed.

Постройте график диаграммы направленности массива после применения весов.

pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',c,'CoordinateSystem','rectangular','Weights',w)

Figure contains an axes. The axes with title Azimuth Cut (elevation angle = 0.0°) contains an object of type line. This object represents 300 MHz.

Алгоритмы

расширить все

Фазовый Сдвиг Формирования Луча

Блок формирования луча сдвига фазы использует обычный алгоритм формирования луча задержки и суммы. Блок формирования луча принимает, что сигнал является узкополосным, поэтому сдвиг фазы может аппроксимировать необходимую задержку. Блок формирования луча сохраняет степень входящего сигнала.

Для получения дополнительной информации см. раздел [1].

Точность данных

Этот системный объект поддерживает одинарную и двойную точность для входных данных, свойств и аргументов. Если входные данные X является одинарной точностью, выходные данные являются одинарной точностью. Если входные данные X двойная точность, выходные данные двойная точность. Точность выхода не зависит от точности свойств и других аргументов.

Ссылки

[1] Van Trees, H.L. Optimum Array Processing. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.

[2] Джонсон, Дон Х. и Д. Дадджен. Обработка сигнала массива. Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1993.

[3] Van Veen, B.D. and K. M. Buckley. «Формирование луча: универсальный подход к пространственной фильтрации». Журнал IEEE ASSP Magazine, том 5 № 2 стр. 4-24.

Расширенные возможности

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

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).
Этот системный объект поддерживает одинарную и двойную точность для входных данных, свойств и аргументов. Если входные данные X является одинарной точностью, выходные данные являются одинарной точностью. Если входные данные X двойная точность, выходные данные двойная точность. Точность выхода не зависит от точности свойств и других аргументов.

См. также

phased.FrostBeamformer | phased.LCMVBeamformer | phased.MVDRBeamformer | phased.SubbandMVDRBeamformer

Введенный в R2011a

Документация

phased.PhaseShiftBeamformer

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

SensorArray - Матрица датчиков phased.ULA массив со стоимостями недвижимости по умолчанию (дефолт) | массив Phased Array System Toolbox™

PropagationSpeed - Скорость распространения сигнала physconst('LightSpeed') (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

OperatingFrequency - Рабочая частота 300e6 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

DirectionSource - Источник направления формирования луча 'Property' (по умолчанию) | 'Input port'

Direction - Направления формирования луча [0;0] (по умолчанию) | вектор 2 на 1 с реальным | матрица 2 на L

Зависимости

NumPhaseShifterBits - Количество бит квантования фазовращателя 0 (по умолчанию) | неотрицательное целое число

WeightsNormalization - Подход к нормализации весов луча 'Distortionless' (по умолчанию) | 'Preserve power'

WeightsOutputPort - Включите выход весов формирования луча false (по умолчанию) | true

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

X - Входной сигнал комплексная матрица M -by N

ANG - Направления формирования луча [0;0] (по умолчанию) | вектор-столбец 2 на 1 с реальным | матрица- L 2 на байт

Зависимости

Выходные аргументы

Y - Светоформированный выход комплексная матрица M -by L

W - Веса формирования луча комплексно-ценная N -by - L матрица

Зависимости

Функции объекта

Общий для всех системных объектов

Примеры

Фаза-Сдвиг ULA Beamformer

Фазосдвигатель луча с использованием ULA

Алгоритмы

Фазовый Сдвиг Формирования Луча

Точность данных

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

`SensorArray` - Матрица датчиков
`phased.ULA` массив со стоимостями недвижимости по умолчанию (дефолт) | массив Phased Array System Toolbox™

`PropagationSpeed` - Скорость распространения сигнала
`physconst('LightSpeed')` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`OperatingFrequency` - Рабочая частота
`300e6` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`DirectionSource` - Источник направления формирования луча
`'Property'` (по умолчанию) | `'Input port'`

`Direction` - Направления формирования луча
`[0;0]` (по умолчанию) | вектор 2 на 1 с реальным | матрица 2 на L

`NumPhaseShifterBits` - Количество бит квантования фазовращателя
`0` (по умолчанию) | неотрицательное целое число

`WeightsNormalization` - Подход к нормализации весов луча
`'Distortionless'` (по умолчанию) | `'Preserve power'`

`WeightsOutputPort` - Включите выход весов формирования луча
`false` (по умолчанию) | `true`

`X` - Входной сигнал
комплексная матрица M -by N

`ANG` - Направления формирования луча
`[0;0]` (по умолчанию) | вектор-столбец 2 на 1 с реальным | матрица- L 2 на байт

`Y` - Светоформированный выход
комплексная матрица M -by L

`W` - Веса формирования луча
комплексно-ценная N -by - L матрица

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