plotGratingLobeDiagram
Системный объект: phased.URA
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( строит диаграмму дифракционных лепестков антенной решетки в системе координат u-v. Система object™ H,FREQ)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(, кроме того, задает угол сканирования антенной решетки, H,FREQ,ANGLE)ANGLE.
plotGratingLobeDiagram(, кроме того, задает скорость распространения H,FREQ,ANGLE,C)C.
plotGratingLobeDiagram(, кроме того, задает частоту фазовращателя массивов, H,FREQ,ANGLE,C,F0)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(___)
Входные параметры
|
Антенна или массив микрофона в виде Системного объекта. |
|
Частота сигнала в виде скаляра. Единицы частоты являются герц. Значения должны лечь в диапазоне, указанном свойством частоты элементов массива, содержавшихся в |
|
Угол сканирования антенной решетки или в виде 2 1 вектора или в виде скаляра. Если Значение по умолчанию: |
|
Скорость распространения сигнала в виде скаляра. Модули являются метрами в секунду. Значение по умолчанию: Скорость света в вакууме |
|
Частота фазовращателя массива в виде скаляра. Единицы частоты являются герц, Когда этот аргумент не использован, частота фазовращателя принята, чтобы быть частотой сигнала, Значение по умолчанию: |
Примеры
Диаграмма дифракционных лепестков для микрофона URA
Постройте диаграмму дифракционных лепестков для 11 9 универсальными формами элемента прямоугольный массив, имеющий элемент, располагающий с интервалами равный половине длины волны.
Примите, что рабочая частота массива составляет 10 кГц. Всеми элементами являются элементы ненаправленного микрофона. Регулируйте массив в направлении 20 градусов в области азимута и 30 градусов в области вертикального изменения. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с на уровне 21 градуса C.
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 пики лепестков. Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v для который . Видимая область показывается модульным строившим в начале координат кругом. 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.
Белые области схемы указывают на область, где никакие пики лепестков не возможны.
Создайте диаграмму дифракционных лепестков для субдискретизируемого микрофона URA
Постройте диаграмму дифракционных лепестков для 11 9 универсальными формами элемента прямоугольный массив, имеющий элемент, располагающий с интервалами больше, чем половина длины волны. Пики лепестков построены в координатах u-v.
Примите, что рабочая частота массива составляет 10 кГц, и интервал между элементами является 0.75 из длины волны. Всеми элементами являются элементы ненаправленного микрофона. Регулируйте массив в направлении 20 градусов в области азимута и 30 градусов в области вертикального изменения. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с на уровне 21 градуса C.
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);
Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v для который . Видимая область показывается модульным строившим в начале координат кругом. Поскольку интервал массивов больше половины длины волны, существуют пики 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 находится в видимой области. Поскольку основной лепесток находится вне зеленой зоны, в видимой области существует пик лепестков.
Создайте диаграмму дифракционных лепестков для микрофона URA со сдвигом частоты
Постройте диаграмму дифракционных лепестков для 11 9 универсальными формами элемента прямоугольный массив, имеющий элемент, располагающий с интервалами больше, чем половина длины волны. Примените 20%-е смещение частоты фазовращателя. Пики лепестков построены в координатах u-v.
Примите, что рабочая частота массива составляет 10 кГц, и интервал между элементами является 0.75 из длины волны. Всеми элементами являются элементы ненаправленного микрофона. Регулируйте массив в направлении 20 градусов в области азимута и 30 градусов в области вертикального изменения. Переключенная частота составляет 12 000 Гц. Скорость звука в воздухе составляет 344,21 м/с на уровне 21 градуса C.
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);
Основной лепесток массива обозначается заполненным черным кругом. Основной лепесток переместился от его положения в предыдущий пример из-за сдвига частоты. Пики лепестков в видимых и невидимых областях обозначаются незаполненными черными кругами. Видимая область является областью в координатах u-v для который . Видимая область показывается модульным строившим в начале координат кругом. Поскольку интервал массивов больше половины длины волны, существуют пики 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 находится в видимой области. Поскольку основной лепесток находится вне зеленой зоны, в видимой области существует пик лепестков.
Концепции
Дифракционные лепестки
Пространственная субдискретизация волнового поля антенной решетки производит видимые пики 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), 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 URA определяются peaks array pattern (альтернативно названный beam pattern или array factor.) Peaks кроме основного пика лепестка называется пиками лепестков. Для URA диаграмма направленности антенной решетки зависит только от компонента волнового числа волнового поля в плоскости массивов (y и направления z для phased.URA Системный объект). Компоненты волнового числа связаны с направлением взгляда прибывающего волнового поля ky = –2π sin az cos el/λ и kz = –2π sin el/λ. Угол az является углом азимута прибывающего волнового поля. Угол el является углом возвышения прибывающего волнового поля. Направление взгляда указывает далеко от массива до источника волнового поля.
Диаграмма направленности антенной решетки обладает бесконечным числом периодически расположенного с интервалами peaks, который равен в силе пику основного лепестка. Если вы регулируете массив к азимуту az0, el0 и направлению вертикального изменения, диаграмма направленности антенной решетки для URA имеет свой пик основного лепестка в значении волнового числа, ky0 = –2π sin az0 cos el0/λ, kz0 = –2π sin el0/λ. Диаграмма направленности антенной решетки имеет сильный peaks в kym = ky0 + 2π m/dy, kzn = kz0 + 2π n/dz для целочисленных значений m и n. Количества dy и dz являются межэлементными интервалами в y - и направления z-, соответственно. Описанный в терминах направляющих косинусов, пики лепестков происходят в um = u0 –mλ/dy и vn = v0 –nλ/dz. Основные направляющие косинусы лепестка определяются u0 = sin az0 cos el0 и v0 = sin el0, когда описано в терминах направления взгляда.
Пики лепестков могут отобразиться или быть невидимы, в зависимости от значения гм2 + vn2. Когда гм2 + vn2 ≤ 1, направление взгляда представляет видимое направление. Когда значение больше один, пик лепестков невидим. Для каждого видимого пика лепестков можно вычислить направление взгляда (azm,n,elm,n) из um = sin azm cos elm и vn = sin eln. Интервал пиков лепестков зависит от λ/d. Когда λ/d мал достаточно, несколько peaks пика лепестков могут соответствовать физическим направлениям взгляда.
Ссылки
[1] Деревья фургона, H.L. Оптимальная обработка матриц. Нью-Йорк: Wiley-межнаука, 2002.