polloss

Поляризационные потери

Описание

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv) возвращает потери в децибелах из-за несовпадения поляризации передаваемого поля, fv_trи поляризацию приемной антенны, fv_rcv. Вектор поля лежит в плоскости, ортогональной направлению распространения от передатчика к приемнику. Переданное поле представлено как вектор-столбец 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev являются компонентами горизонтальной и вертикальной линейной поляризации поля относительно локальной системы координат передатчика. Поляризация приемной антенны задается вектором-столбцом 2 на 1, fv_rcv. Можно также задать эту поляризацию в виде [Eh;Ev] относительно локальной системы координат приемной антенны. В этом синтаксисе обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv) задает, в сложение, положение приемника. Приемник определяется как вектор-столбец 3 на 1, [x;y;z], относительно глобальной системы координат (положение модулей в метрах). Этот синтаксис может использовать любой из входных параметров в предыдущем синтаксисе.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv) задает, сложение, ортонормальные оси, axes_rcv. Эти оси определяют локальную систему координат приемника как матрицу 3 на 3. Первый столбец задает x -ось локальной системы относительно глобальной системы координат. Второй и третий столбцы дают y и z оси, соответственно. Этот синтаксис может использовать любой из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv,pos_tr) задает, сложение, положение передатчика как вектор-столбец 3 на 1, [x;y;z], относительно глобальной системы координат (положение модулей в метрах). Этот синтаксис может использовать любой из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

пример

rho = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,axes_rcv,pos_tr,axes_tr) задает, сложение, ортонормальные оси, axes_tr. Эти оси определяют локальную систему координат передатчика как матрицу 3 на 3. Первый столбец задает x -ось локальной системы относительно глобальной системы координат. Второй и третий столбцы дают y и z оси, соответственно. Этот синтаксис может использовать любой из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

Примеры

свернуть все

Начнем с поляризованного передаваемого поля 45 ° и приемника, который горизонтально поляризован. По умолчанию локальные оси передатчика и приемника совпадают с глобальной системой координат. Вычислите поляризационные потери в дБ.

fv_tr = [1;1];
fv_rcv = [1;0];
rho = polloss(fv_tr,fv_rcv)
rho = 3.0103

Потеря составляет 3 дБ, как и ожидалось, потому что только половина степени поля соответствует поляризации приемной антенны.

Начнем с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Поместите приемник в положение 100 метров вдоль оси Y. Передатчик находится в источнике (его положение по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Во-первых, вычислите поляризационные потери. Затем переместите приемник на 100 метров вдоль the_x_-axis и снова вычислите поляризационные потери.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv);
pos_rcv = [100;100;0];
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv)
rho = 1×2

     0     0

Никаких потерь поляризации в любом положении не происходит. Сферические базисные вектора каждой антенны параллельны другой антенне, и векторы поляризации одинаковы.

Начните с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Поместите приемник в положение 100 метров вдоль оси Y. Датчик находится в источнике (по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Вычислите потери, а затем поверните приемник на 30 ° вокруг оси Y. Это вращение изменяет азимут и повышение передатчика относительно приемника и, следовательно, направление поляризации.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
ax_rcv = azelaxes(0,0);
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv);
ax_rcv = roty(30)*ax_rcv;
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv)
rho = 1×2

         0    1.2494

Вектор поляризации приемника остается неизменным. Однако вращение локальной системы координат изменяет направление поля поляризации приемной антенны относительно глобальных координат. Это изменение приводит к потере 1,2 дБ.

Начните с одинаковых поляризаций передатчика и приемника. Поместите приемник в положение 100 метров вдоль the_y_-axis. Датчик находится в источнике (по умолчанию), и обе локальные оси координат совпадают с глобальной системой координат (по умолчанию). Во-первых, вычислите поляризационные потери. Затем переместите передатчик на 100 метров вдоль оси X и на 100 метров вдоль оси Y и снова вычислите поляризационные потери.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];
pos_rcv = [0;100;0];
ax_rcv = azelaxes(0,0);
pos_tr = [0;0;0];
rho(1) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv,pos_tr);
pos_tr = [100;100;0];
rho(2) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_rcv,ax_rcv,pos_tr)
rho = 1×2

     0     0

Нет потерь поляризации в любом положении, потому что сферические базисные вектора каждой антенны параллельны своим аналогам, и векторы поляризации одинаковы.

Указывая идентичные поляризации передатчика и приемника, постройте график потерь, когда локальные оси приемной антенны вращаются вокруг x-ось.

fv_tr = [1;0];
fv_rcv = [1;0];

Положение передающей антенны находится в источнике, и ее локальные оси совпадают с глобальной системой координат. Положение приемной антенны составляет 100 метров вдоль глобальной x-ось. Тем не менее, его местный x-ось указывает в сторону передающей антенны.

pos_tr = [0;0;0];
axes_tr = azelaxes(0,0);
pos_rcv = [100;0;0];
axes_rcv0 = rotz(180)*azelaxes(0,0);

Вращайте приемную антенну вокруг ее локальной x-ось с шагами в один градус. Вычислите потери для каждого угла.

angles = [0:1:359];
n = size(angles,2);
rho = zeros(1,n); % Initialize space
for k = 1:n
    axes_rcv = rotx(angles(k))*axes_rcv0;
    rho(k) = polloss(fv_tr,fv_rcv,pos_tr,axes_tr,...
        pos_rcv,axes_rcv);
end

Постройте график потерь поляризации.

hp = plot(angles,rho);
hax = hp.Parent;
hax.XLim = [0,360];
xticks = (0:(n-1))*45;
hax.XTick = xticks;
grid;
title('Polarization loss versus receiving antenna rotation')
xlabel('Rotation angle (degrees)');
ylabel('Loss (dB)');

Figure contains an axes. The axes with title Polarization loss versus receiving antenna rotation contains an object of type line.

График потерь угла показывает значения null (Inf dB) при 90 степенях и 270 степенях, где поляризация ортогональна.

Входные параметры

свернуть все

Переданный вектор поля в представлении линейного компонента задаётся как комплексный вектор-столбец 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev являются горизонтальными и вертикальными линейными компонентами поля.

Пример: [1; 1]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Вектор поляризации приемника в представлении линейного компонента, заданном как комплексный вектор-столбец 2 на 1 [Eh;Ev]. В этом векторе Eh и Ev являются горизонтальными и вертикальными линейными компонентами вектора поляризации.

Пример: [0; 1]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Положение приемной антенны задается как реальный вектор-столбец 3 на 1. Компоненты pos_rcv заданы в глобальной системе координат как [x;y;z].

Пример: [1000; 0; 0]

Типы данных: double

Оси приемной антенны заданы как матрица с реальным значением 3 на 3. Каждый столбец является вектором- модулем, задающим ортонормальные x, y и оси z локальной системы координат, соответственно, относительно глобальной системы координат. Каждый столбец записан в [x;y;z] форма. Если axes_rcv задается как матрица тождеств, локальная система координат выровнена по глобальной системе координат.

Пример: [1, 0, 0; 0, 1, 0; 0, 0 ,1]

Типы данных: double

Положение передатчика задается как реальный вектор-столбец 3 на 1. Компоненты pos_tr заданы в глобальной системе координат как [x;y;z].

Пример: [0; 0; 0]

Типы данных: double

Передающие антенны локальные координатные оси заданы как матрица с реальным значением 3 на 3. Каждый столбец является вектором- модулем, задающим ортонормальные x, y и оси z локальной системы координат, соответственно, относительно глобальной системы координат. Каждый столбец записан в [x;y;z] форма. Если axes_tr являются тождества матрицей, локальная система координат выровнена по глобальной системе координат.

Пример: [1, 0, 0; 0, 1, 0; 0, 0 ,1]

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Поляризационные потери возвращаются как скалярные в децибельных модулях. Поляризационные потери - это проекция нормализованного вектора передаваемого поля на нормализованный вектор поляризации приемной антенны. Его значение находится между нулями и единством. При преобразовании в дБ (и знака, измененного, чтобы показать потерю как положительную) его значение лежит между 0 и -Inf.

Подробнее о

свернуть все

Поляризационные потери из-за несоответствия поля и приемника

Потеря происходит, когда приемник не согласован с поляризацией падающего электромагнитного поля.

В случае поляризации поля, излучаемого передающей антенной, сначала посмотрите на дальнюю зону передающей антенны, как показано на следующем рисунке. На этом location―which местоположение электромагнитного поля приемной antenna―the ортогонально направлению от передатчика к приемнику.

Можно представлять переданное электромагнитное поле, fv_tr, компонентами вектора относительно сферического базиса локальной системы координат передатчика. Ориентация этого базиса зависит от его направления от источника. Направление задается азимутом и повышением приемной антенны относительно локальной системы координат передатчика. Тогда поляризация передатчика, с точки зрения сферических базисных векторов локальной системы координат передатчика, является

E=EHe^az+EVe^el=EmPi

Таким же образом, вектор поляризации приемника, fv_rcv, определяется относительно сферического базиса в локальной системе координат приемника. Теперь азимут и повышение определяют положение передатчика относительно локальной системы координат приемника. Можно записать поляризацию приемных антенн в терминах сферических базисных векторов локальной системы координат приемника:

P=PHe^az+PVe^el

Этот рисунок показывает конструкцию различных локальных систем координат передатчика и приемника. В нем также показана сферические базисные вектора, с помощью которой можно записать компоненты поля.

Поляризационные потери - это проекция (или точечный продукт) нормализованного вектора передаваемого поля на нормализованный вектор поляризации приемника. Заметьте, что потеря происходит из-за несовпадения направления двух векторов, а не их величин. Поскольку векторы определены в разных системах координат, они должны быть преобразованы в глобальную систему координат порядка чтобы сформировать проекцию. Поляризационные потери определяются:

ρ=|EiP|2|Ei|2|P|2

Ссылки

[1] Mott, H. Antennas for Radar and Communications.John Wiley & Sons, 1992.

Расширенные возможности

.

См. также

|

Введенный в R2013a