plotGratingLobeDiagram
Системный объект: фазированный. URA
Пакет: поэтапный
Постройте график лепестка решетки массива
Синтаксис
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C)
plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0)
hPlot = plotGratingLobeDiagram(___)
Описание
plotGratingLobeDiagram( строит график лепестка решетки для массива в u-v системе координат. Системный object™ H,FREQ)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(, в сложение, задает угол поворота массива, H,FREQ,ANGLE)ANGLE.
plotGratingLobeDiagram(, в сложение, задает скорость распространения по H,FREQ,ANGLE,C)C.
plotGratingLobeDiagram(, в сложение, задает частоту фазовращателя массива, H,FREQ,ANGLE,C,F0)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(___)
Входные параметры
|
Антенный или микрофонный массив, заданная как системный объект. |
|
Частота сигнала, заданная как скаляр. Частотные модули являются hertz. Значения должны лежать в области значений, заданной свойством частоты элементов массива, содержащихся в |
|
Угол поворота массива, заданный как вектор 2 на 1 или скаляр. Если По умолчанию: |
|
Скорость распространения сигнала, заданная как скаляр. Модули - метры в секунду. По умолчанию: Скорость света в вакууме |
|
Частота сдвига фазы массива, заданная как скаляр. Частотные модули являются hertz Когда этот аргумент опущен, частота фазовращателя принята как частота сигнала, По умолчанию: |
Примеры
Диаграмма решетчатого лепестка для микрофона URA
Постройте график лепестка решетки для однородного прямоугольного массива с интервалом между элементами 11 на 9, равным половине длины волны.
Предположим, что рабочая частота массива составляет 10 кГц. Все элементы являются всенаправленными элементами микрофона. Направьте массив в направлении 20 степеней по азимуту и 30 степени по повышению. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 oC.
cair = 344.21; f = 10.0e3; lambda = cair/f; microphone = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); array = phased.URA('Element',microphone,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.5*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(array,f,[20;30],cair);
Постройте график лепестков решетки. Основная лопасть массива обозначена заполненным черным кругом. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v, для которой . Видимая область показана как модуль круг с центром в источник. 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.
Белые области схемы обозначают область, где не возможны решетчатые лепестки.
Создайте схему лепестка решетки для недостаточно дискретизированного микрофона URA
Постройте график лепестка решетки для равномерного прямоугольного массива с интервалом между элементами более половины длины волны. Лепестки решетки нанесены в u-v координатах.
Предположим, что рабочая частота массива составляет 10 кГц, а интервал между элементами составляет 0,75 длины волны. Все элементы являются всенаправленными элементами микрофона. Направьте массив в направлении 20 степеней по азимуту и 30 степени по повышению. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 oC.
cair = 344.21; f = 10000; lambda = cair/f; sMic = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); sURA = phased.URA('Element',sMic,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.75*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(sURA,f,[20;30],cair);
Основная лопасть массива обозначена заполненным черным кругом. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v, для которой . Видимая область показана как модуль круг с центром в источник. Поскольку интервал между массивами больше половины длины волны, в видимой области пространства есть лепестки 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 она лежит внутри видимой области. Поскольку майнлобе находится вне зеленой зоны, в пределах видимой области имеется лепесток решетки.
Создайте диаграмму решетчатого лепестка для микрофона URA со сдвигом частоты
Постройте график лепестка решетки для равномерного прямоугольного массива с интервалом между элементами более половины длины волны. Примените 20% смещение частоты фазовращателя. Лепестки решетки нанесены в u-v координатах.
Предположим, что рабочая частота массива составляет 10 кГц, а интервал между элементами составляет 0,75 длины волны. Все элементы являются всенаправленными элементами микрофона. Направьте массив в направлении 20 степеней по азимуту и 30 степени по повышению. Сдвинутая частота составляет 12000 Гц. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с при 21 oC.
cair = 344.21; f = 10000; f0 = 12000; lambda = cair/f; sMic = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(... 'FrequencyRange',[20 20000]); sURA = phased.URA('Element',sMic,'Size',[11,9],... 'ElementSpacing',0.75*lambda*[1,1]); plotGratingLobeDiagram(sURA,f,[20;30],cair,f0);
Мэнлобе массива обозначено заполненным черным кругом. Мэнлобе переместился со своего положения в предыдущем примере из-за сдвига частоты. Лопасти решетки в видимых и невидимых областях обозначены незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v, для которой . Видимая область показана как модуль круг с центром в источник. Поскольку интервал между массивами больше половины длины волны, в видимой области пространства есть лепестки 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 она лежит внутри видимой области. Поскольку майнлобе находится вне зеленой зоны, в пределах видимой области имеется лепесток решетки.
Концепции
Решетчатые лепестки
Пространственное понижение дискретизации волнового поля массивом создает видимые лепестки решетки. Если вы думаете о волновом числе, k, как о угловой частоте, то вы должны дискретизировать сигнал с пространственными интервалами, меньшими π/kmax (или λmin/2), чтобы 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 URA определяются peaks array pattern (альтернативно называемыми beam pattern или array factor.) Peaks, отличные от пика основных лепестков, называются лопастями решетки. Для URA шаблон массива зависит только от волнового компонента волнового поля в плоскости массива (y и z направления для phased.URA Системный объект). Компоненты волнового числа связаны с направлением взгляда прибывающего волнового поля по ky = –2π sin az cos el/λ и kz = –2π sin el/λ. Угол az является азимутальным углом прибывающего волнового поля. Угол el является углом возвышения прибывающего волнового поля. 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 к az0, el0 азимуту и повышению направлению, шаблон массива для URA имеет пик основной области при значении wavenumber, ky0 = –2π sin az0 cos el0/λ, kz0 = –2π sin el0/λ. Шаблон массива имеет сильный peaks в kym = ky0 + 2π m/dy, kzn = kz0 + 2π n/dz для целочисленных значений m и n. Величины dy и dz являются межэлементными интервалами в y - и z- направлениях, соответственно. Выраженные в терминах направления косинусов, лопасти решетки встречаются в um = u0 –mλ/dy и vn = v0 –nλ/dz. Основные косинусы направления лепестка определяются u0 = sin az0 cos el0 и v0 = sin el0 при выражении в терминах направления взгляда.
Лепестки решетки могут быть видимыми или невидимыми, в зависимости от значения um2 + vn2. Когда um2 + vn2 ≤ 1 направление взгляда представляет видимое направление. Когда значение больше единицы, лепесток решетки невидим. Для каждого видимого лепестка решетки можно вычислить направление взгляда, (azm,n,elm,n) от um = sin azm cos elm и vn = sin eln. Интервал лопастей решетки зависит от λ/d. Когда λ/d достаточно маленькая, несколько peaks решетки могут соответствовать физическим направлениям взгляда.
Ссылки
[1] Van Trees, H.L. Optimum Array Processing. Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.