Exponenta Banner

plotGratingLobeDiagram

Системный объект: фазированный. ULA
Пакет: поэтапный

Постройте график лепестка решетки массива

развернуть все на странице

Синтаксис

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0)
hPlot = plotGratingLobeDiagram(___)

Описание

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ) строит график лепестка решетки для массива в u-v системе координат. Системный object™ H задает массив. Аргумент FREQ задает частоту сигнала и частоту сдвига фазы. Массив по умолчанию управляется до азимута 0 ° и повышения 0 °.

Схема лепестка решетки отображает положения peaks узкополосных array pattern. Шаблон массива зависит только от геометрии массива, а не от типов элементов, образующих массив. Видимые и невидимые лепестки решетки отображаются как открытые круги. Показаны только peaks лопастей решетки вблизи места расположения мэйнлоба. Сам мэнлобе отображается как заполненный круг.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE), в сложение, задает угол поворота массива, ANGLE.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C), в сложение, задает скорость распространения по C.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0), в сложение, задает частоту фазовращателя массива, F0, который отличается от частоты сигнала FREQ. Этот аргумент полезен, когда сигнал больше не удовлетворяет узкополосному предположению и, позволяет вам оценить размер косоглазия луча.

hPlot = plotGratingLobeDiagram(___) возвращает указатель на график для любой из синтаксических форм входа.

Входные параметры

H

Антенный или микрофонный массив, заданная как системный объект.

FREQ

Частота сигнала, заданная как скаляр. Частотные модули являются hertz. Значения должны лежать в области значений, заданной свойством частоты элементов массива, содержащихся в H.Element. Свойство frequency названо FrequencyRange или FrequencyVector, в зависимости от типа элемента.

ANGLE

Угол поворота массива, заданный как вектор 2 на 1 или скаляр. Если ANGLE является вектором, принимает форму [azimuth;elevation]. Угол азимута должен лежать в области значений [-180°,180°]. Угол возвышения должен лежать в области значений [-90°,90°]. Все значения угла указаны в степенях. Если аргумент ANGLE является скаляром, он задает только угол азимута, где соответствующий угол возвышения равен 0 °.

По умолчанию: [0;0]

C

Скорость распространения сигнала, заданная как скаляр. Модули - метры в секунду.

По умолчанию: Скорость света в вакууме

F0

Частота сдвига фазы массива, заданная как скаляр. Частотные модули являются hertz Когда этот аргумент опущен, частота фазовращателя принята как частота сигнала, FREQ.

По умолчанию: FREQ

Примеры

расширить все

Открыть Live Script

Постройте график лепестка решетки для однородного линейного массива с 4 элементами, с интервалом между элементами менее половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в u-v координатах.

Предположим, что рабочая частота массива составляет 3 ГГц, а интервал между элементами составляет 0,45 длины волны. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Направьте массив в направлении 45 степеней по азимуту и 0 степени по повышению.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,...
    'ElementSpacing',0.45*lambda);
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c);

Основная лопасть массива обозначена заполненным черным кругом. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область определяется пределами косинуса направления между [-1,1] и отмечена двумя вертикальными черными линиями. Поскольку интервал между массивами меньше половины длины волны, в видимой области пространства нет лепестков решетки. Существует бесконечное число лепестков решетки в невидимых областях, но показаны только те, что находятся в области значений [-3,3].

Свободная область решетки-лепестка, показанная зелёным цветом, представляет собой область значений направлений основной лопасти, для которых в видимой области отсутствуют лопасти решетки. При этом он совпадает с видимой областью.

Белая область диаграммы указывает область, где никакие решетчатые лепестки не возможны.

Открыть Live Script

Постройте график лепестка решетки для однородного линейного массива с 4 элементами, с интервалом между элементами более половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в u-v координатах.

Предположим, что рабочая частота массива составляет 3 ГГц, и интервал между элементами составляет 0,65 длины волны. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Направьте массив в направлении 45 степеней по азимуту и 0 степени по повышению.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,'ElementSpacing',0.65*lambda);
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c);

Основная лопасть массива обозначена заполненным черным кругом. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам прихода от -90 до 90 степеней. Видимая область определяется пределами косинуса направления -1≤u≤1. Поскольку интервал между массивами больше половины длины волны, теперь в видимой области пространства есть лепесток решетки. В невидимых областях существует бесконечное число лепестков решетки, но только те, для которых -3≤u≤3 показаны.

Свободная область решетки-лепестка, показанная зелёным цветом, представляет собой область значений направлений основной лопасти, для которых в видимой области отсутствуют лопасти решетки. При этом она лежит внутри видимой области.

Открыть Live Script

Постройте график лепестка решетки для однородного линейного массива с 4 элементами, с интервалом между элементами более половины длины волны. Примените частоту сдвига фазы, которая отличается от частоты сигнала. Лепестки решетки нанесены в u-v координатах.

Предположим, что частота сигнала составляет 3 ГГц, а интервал между элементами равен 0,65 λ. Все элементы являются изотропными антенными элементами. Частота фазовращателя устанавливается на 3,5 ГГц. Направьте массив в направлении 45∘ азимут, 0∘ повышение.

c = physconst('LightSpeed');
f = 3e9;
f0 = 3.5e9;
lambda = c/f;
sIso = phased.IsotropicAntennaElement;
sULA = phased.ULA('Element',sIso,'NumElements',4,...
    'ElementSpacing',0.65*lambda );
plotGratingLobeDiagram(sULA,f,[45;0],c,f0);

В результате добавления сдвинутой частоты майнлобе смещается вправо в сторону большей u значения. Балка больше не указывает на фактический угол прихода источника.

Мэнлобе массива обозначено заполненным черным кругом. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам прихода между -90∘ и 90∘. Видимая область определяется пределами косинуса направления -1≤u≤1. Поскольку интервал между массивами больше половины длины волны, теперь в видимой области пространства есть лепесток решетки. В невидимых областях существует бесконечное число лепестков решетки, но только те, для которых -3≤u≤3 показаны.

Свободная область решетки-лепестка, показанная зелёным цветом, представляет собой область значений направлений основной лопасти, для которых в видимой области отсутствуют лопасти решетки. При этом она лежит внутри видимой области.

Концепции

Решетчатые лепестки

Пространственное понижение дискретизации волнового поля массивом приводит к появлению видимых лепестков решетки. Если вы думаете о волновом числе, k, как об угловой частоте, то вы должны дискретизировать сигнал с пространственными интервалами, меньшими π/kmax (или λmin/2), порядком удалить сглаживание. Внешний вид видимых лепестков решетки также известно как пространственное сглаживание. Переменная kmax является самым большим значением числа волн, присутствующим в сигнале.

Направления максимальной пространственной характеристики ULA определяются peaks array pattern массива (альтернативно называемыми beam pattern или array factor). Peaks, отличные от пика мэйнлобе, называются решетчатыми лопастями. Для ULA шаблон массива зависит только от волнового компонента волнового поля вдоль оси массива (y -направление для phased.ULA Системный объект). Компонент волнового числа связан с направлением взгляда прибывающего волнового поля по ky = –2π sin φ/λ. Угол φ является широким углом - углом, который делает направление взгляда с плоскостью, перпендикулярной массиву. Направление взгляда указывает от массива к источнику волнового поля.

Шаблон массива обладает бесконечным количеством периодически разнесенных peaks, которые равны по прочности пику майнлоба. Если вы направляете массив в φ0 направлении, шаблон массива для ULA имеет пик основной области при значении волны ky0 = –2π sin φ0/λ. Массив шаблона имеет сильную терку peaks на kym = ky0 + 2π m/d, для любого целого числа значения m. Выраженные в терминах направления косинусов, лопасти решетки встречаются в um = u0 + mλ/d, где u0 = sin φ0. Косинус направления, u0, является косинусом угла, который направление взгляда делает с y осью и равен sin φ0, когда выражен в терминах направления взгляда.

Чтобы соответствовать физическому направлению взгляда, um должны удовлетворять, –1 ≤ um ≤ 1. Можно вычислить физический угол направления взгляда φm от sin φm = um , пока –1 ≤ um ≤ 1. Интервал лопастей решетки зависит от λ/d. Когда λ/d достаточно маленькая, несколько peaks решетки могут соответствовать физическим направлениям взгляда.

Наличие или отсутствие видимых лепестков решетки для ULA обобщено в этой таблице.

Интервал между элементамиРешетчатые лепестки
λ/d ≥ 2Нет видимых лепестков решетки для любого направления майнлобе.
1 ≤ λ/d < 2Видимые лепестки решетки могут существовать для некоторой области значений направлений майнлобе.
λ/d < 1Видимые лепестки решетки существуют для каждого направления майнлобе.

Ссылки

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

См. также

|

Документация по Phased Array System Toolbox

Поддержка