plotGratingLobeDiagram

Системный объект: phased.ULA
Пакет: поэтапный

Построение дифракционных лепестков диаграммы направленности антенной решетки

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 диаграмму дифракционных лепестков антенной решетки в системе координат u-v. Система object™ H задает массив. Аргумент FREQ задает частоту сигнала и частоту фазовращателя. Массив, по умолчанию, управляется к азимуту на 0 ° и вертикальному изменению на 0 °.

Диаграмма дифракционных лепестков отображает положения peaks узкополосного array pattern. Диаграмма направленности антенной решетки зависит только от геометрии массива а не на типы элементов, которые составляют массив. Видимые и невидимые пики лепестков отображены как открытые круги. Только peaks пика лепестков около местоположения основного лепестка показывают. Сам основной лепесток отображен как заполненный круг.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE), кроме того, задает угол сканирования антенной решетки, ANGLE.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C), кроме того, задает скорость распространения C.

plotGratingLobeDiagram(H,FREQ,ANGLE,C,F0), кроме того, задает частоту фазовращателя массивов, F0, это отличается от частоты сигнала, FREQ. Этот аргумент полезен, когда сигнал больше не удовлетворяет узкополосному предположению и, позволяет вам оценивать размер косоглазия луча.

hPlot = plotGratingLobeDiagram(___) возвращает указатель на график для любой из входных форм синтаксиса.

Входные параметры

H

Антенна или массив микрофона в виде Системного объекта.

FREQ

Частота сигнала в виде скаляра. Единицы частоты являются герц. Значения должны лечь в диапазоне, указанном свойством частоты элементов массива, содержавшихся в H.Element. Свойство частоты называют FrequencyRange или FrequencyVector, В зависимости от типа элемента.

ANGLE

Угол сканирования антенной решетки или в виде 2 1 вектора или в виде скаляра. Если ANGLE вектор, он принимает форму [azimuth;elevation]. Угол азимута должен находиться в диапазоне [-180°,180°]. Угол возвышения должен находиться в диапазоне [-90°,90°]. Все угловые значения заданы в градусах. Если аргумент ANGLE скаляр, он задает только угол азимута, где соответствующий угол возвышения составляет 0 °.

Значение по умолчанию: [0;0]

C

Скорость распространения сигнала в виде скаляра. Модули являются метрами в секунду.

Значение по умолчанию: Скорость света в вакууме

F0

Частота фазовращателя массива в виде скаляра. Единицы частоты являются герц, Когда этот аргумент не использован, частота фазовращателя принята, чтобы быть частотой сигнала, FREQ.

Значение по умолчанию: FREQ

Примеры

развернуть все

Постройте диаграмму дифракционных лепестков для универсальной линейной матрицы с 4 элементами, имеющей элемент, располагающий меньше с интервалами, чем половина длины волны. Пики лепестков построены в координатах u-v.

Примите, что рабочая частота массива составляет 3 ГГц, и интервал между элементами является 0.45 из длины волны. Всеми элементами являются изотропные антенные элементы. Регулируйте массив в направлении 45 градусов в области азимута и 0 градусов в области вертикального изменения.

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);

Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются пустыми черными кругами. Видимая область задана пределами направляющего косинуса между [-1,1] и отмечена двумя вертикальными черными линиями. Поскольку интервал массивов меньше половины длины волны, нет никаких пиков лепестков в видимой области пробела. Существует бесконечное число пиков лепестков в невидимых областях, но только тех в области значений [-3,3] показывают.

Свободная область пика лепестков, отображенная зеленым, является областью значений направлений основного лепестка, для которого нет никаких пиков лепестков в видимой области. В этом случае это совпадает с видимой областью.

Белая область схемы указывает на область, где никакие пики лепестков не возможны.

Постройте диаграмму дифракционных лепестков для универсальной линейной матрицы с 4 элементами, имеющей элемент, располагающий с интервалами больше, чем половина длины волны. Пики лепестков построены в координатах u-v.

Примите, что рабочая частота массива составляет 3 ГГц, и интервал между элементами является 0.65 из длины волны. Всеми элементами являются изотропные антенные элементы. Регулируйте массив в направлении 45 градусов в области азимута и 0 градусов в области вертикального изменения.

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);

Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам падения между-90 и 90 градусами. Видимая область задана пределами направляющего косинуса -1u1. Поскольку интервал массивов больше половины длины волны, существует теперь пик лепестков в видимой области пробела. Существует бесконечное число пиков лепестков в невидимых областях, но только тех для который -3u3 показаны.

Свободная область пика лепестков, отображенная зеленым, является областью значений направлений основного лепестка, для которого нет никаких пиков лепестков в видимой области. В этом случае это находится в видимой области.

Постройте диаграмму дифракционных лепестков для универсальной линейной матрицы с 4 элементами, имеющей элемент, располагающий с интервалами больше, чем половина длины волны. Примените частоту фазовращателя, которая отличается от частоты сигнала. Пики лепестков построены в координатах u-v.

Примите, что частота сигнала составляет 3 ГГц, и интервал между элементами 0.65 λ. Всеми элементами являются изотропные антенные элементы. Частота фазовращателя установлена в 3,5 ГГц. Регулируйте массив в направлении 45 азимут, 0 вертикальное изменение.

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 переключенной частоты основной лепесток переключает прямо к большему u значения. Луч больше не указывает на фактический исходный угол падения.

Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются пустыми черными кругами. Видимая область, отмеченная двумя черными вертикальными линиями, соответствует углам падения между -90 и 90. Видимая область задана пределами направляющего косинуса -1u1. Поскольку интервал массивов больше половины длины волны, существует теперь пик лепестков в видимой области пробела. Существует бесконечное число пиков лепестков в невидимых областях, но только тех для который -3u3 показаны.

Свободная область пика лепестков, отображенная зеленым, является областью значений направлений основного лепестка, для которого нет никаких пиков лепестков в видимой области. В этом случае это находится в видимой области.

Концепции

Дифракционные лепестки

Пространственная субдискретизация волнового поля антенной решетки дает начало видимым пикам лепестков. Если вы думаете о волновом числе, k, как аналогичных угловой частоте, то необходимо произвести сигнал в пространственных интервалах, меньших, чем π/kmax (или λmin/2) для того, чтобы удалить искажение. Внешний вид видимых пиков лепестков также известен как пространственное искажение. Переменная kmax является самым большим значением волнового числа, существующим в сигнале.

Направления максимального пространственного ответа ULA определяются peaks array pattern массива (альтернативно названный beam pattern или array factor). Peaks кроме пика основного лепестка называется пиками лепестков. Для ULA диаграмма направленности антенной решетки зависит только от компонента волнового числа волнового поля вдоль оси массивов (y - направление для phased.ULA Системный объект). Компонент волнового числа связан с направлением взгляда прибывающего волнового поля ky = –2π sin φ/λ. Угловой φ является поперечным углом — угол, который направление взгляда делает с плоским перпендикуляром к массиву. Направление взгляда указывает далеко от массива до источника волнового поля.

Диаграмма направленности антенной решетки обладает бесконечным числом периодически распределенного peaks, который равен в силе пику основного лепестка. Если вы регулируете массив к направлению φ0, диаграмма направленности антенной решетки для ULA имеет свой пик основного лепестка в значении волнового числа ky0 = –2π sin φ0/λ. Диаграмма направленности антенной решетки имеет сильный peaks пика лепестков в kym = ky0 + 2π m/d для любого целочисленного значения m. Описанный в терминах направляющих косинусов, пики лепестков происходят в um = u0 + mλ/d, где u0 = sin φ0. Направляющий косинус, u0, является косинусом угла, который направление взгляда делает с y - ось и равно sin φ0, когда описано в терминах направления взгляда.

Для того, чтобы соответствовать физическому направлению взгляда, um должен удовлетворить, –1 ≤ um ≤ 1. Можно вычислить физический направляющий угол взгляда φm из sin φm = um как длинный as –1 ≤ um ≤ 1. Интервал пиков лепестков зависит от λ/d. Когда λ/d мал достаточно, несколько peaks пика лепестков могут соответствовать физическим направлениям взгляда.

Присутствие или отсутствие видимых пиков лепестков для ULA получены в итоге в этой таблице.

Интервал элементаДифракционные лепестки
λ/d ≥ 2Никакие видимые пики лепестков для любого направления основного лепестка.
1 ≤ λ/d < 2Видимые пики лепестков могут существовать для некоторой области значений направлений основного лепестка.
λ/d < 1Видимые пики лепестков существуют для каждого направления основного лепестка.

Ссылки

[1] Деревья фургона, H.L. Оптимальная обработка матриц. Нью-Йорк: Wiley-межнаука, 2002.

Смотрите также

|

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте