模拟双基地极化雷达
这个例子展示了如何模拟极化双基地雷达系统来估计目标的距离和速度。考虑了发射机、接收机和目标的运动学。有关极化建模功能的更多信息，请参见极化建模与分析．
系统设置
该系统工作频率为300兆赫，使用线性调频波形，其最大明确范围为48公里。距离分辨率为50米，时间带宽积为20。
Maxrng = 48e3;%最大范围Rngres = 50;%范围分辨率Tbprod = 20;时间-带宽积
发射机的峰值功率为2千瓦，增益为20分贝。接收器还提供了20 dB的增益，噪声带宽与波形的扫描带宽相同。
发射天线阵列是一个固定的四元均匀线性阵列(ULA)，位于原点。该阵列由垂直偶极子构成。
txAntenna = phase。ShortDipoleAntennaElement (“AxisDirection”，“Z”）;(波形,发射机,txmotion散热器)=…helperBistatTxSetup (maxrng rngres、tbprod txAntenna);
接收天线阵列也是一个四单元ULA。它位于距离发射天线[20000;1000;100]米的位置，以[0;20;0]米/秒的速度移动。假设接收阵列中的元素也是垂直偶极子。所述接收天线阵列定向，使其侧面指向所述发射天线。
rxAntenna = phase。ShortDipoleAntennaElement (“AxisDirection”，“Z”）;[收集器,接收机,rxmotion、rngdopresp beamformer] =…helperBistatRxSetup (rngres rxAntenna);
太空中有两个目标。第一个是一个点目标模型为球体;它保留了入射信号的偏振态。它位于距离发射阵列[15000;1000;500]米的位置，以[100;100;0]米/秒的速度移动。
第二个目标位于距离发射阵列[35000;-1000;1000]米的位置，以[-160;0;-50]米/秒的速度接近。与第一目标不同的是，第二目标翻转了入射信号的偏振状态，即输入信号的水平偏振分量变成了输出信号的垂直偏振分量，反之亦然。
(目标,tgtmotion txchannel rxchannel] =…helperBistatTargetSetup (waveform.SampleRate);
单散射矩阵是一个相当简单的目标偏振模型。假设无论入射方向和反射方向如何，H分量和V分量之间的功率分布是固定的。然而，即使是这样一个简单的模型，在模拟中也可以揭示出复杂的目标行为，因为，首先，H和V方向随着入射和反射方向的不同而变化;其次，由局部坐标系定义的目标方位也会影响偏振匹配。
系统仿真
下一节模拟256个接收脉冲。接收阵列朝着两个目标波束形成。第一个图显示了系统设置以及接收阵列和目标如何移动。第二张图显示了接收机阵列接收到的每64个脉冲产生的距离多普勒图。
Nblock = 64;突发大小%dt = 1/waveform.PRF;y = complex(zero (round(waveform.SampleRate*dt)，Nblock));hPlots = helperBistatViewSetup(txmotion,rxmotion,tgtmotion，波形，…rngdopresp y);Npulse = Nblock*4;为m = 1:表示无脉冲更新发射机、接收机和目标的位置[tpos,tvel,txax] = txmotion(dt);[rpos,rvel,rxax] = rxmotion(dt);[tgtp,tgtv,tgtax] = tgtmotion(dt);%计算发射机看到的目标角度[txrng,radang] = rangeangle(tgtp,tpos,txax);模拟脉冲在目标方向上的传播Wav =波形();Wav =发射机(Wav);Sigtx = radiator(wav,radang,txax);Sigtx = txchannel(Sigtx,tpos,tgtp,tvel,tgtv);从目标反射脉冲为N = 2:-1:1%计算每个目标的前后双基地角度[~, fwang] = rangeangle(传真照片,tgtp (:, n), tgtax (:,:, n));[rxrng (n), bckang] = rangeangle (rpo, tgtp (:, n), tgtax (:,:, n));sigtgt (n) =目标{n} (sigtx (n), fwang, bckang, tgtax (:,:, n));结束接收路径传播%Sigrx = rxchannel(sigtgt,tgtp,rpos,tgtv,rvel);[~，inang] = rangeangle(tgtp,rpos, raxax);Rspeed_t = radialspeed(tgtp,tgtv,tpos,tvel);Rspeed_r = radialspeed(tgtp,tgtv,rpos,rvel);在双基地接收器接收目标回报Sigrx = collector(Sigrx,inang,rxax);Yc =波束形成器(sigrx,inang);y(:，mod(m-1,Nblock)+1) = receiver(sum(yc,2));helperBistatViewTrajectory (hPlots传真照片,rpo, tgtp);如果~rem(m,Nblock) rd_rng = (txrng+rxrng)/2;Rd_speed = rspeed_t+rspeed_r;helperBistatViewSignal (hPlots波形,rngdopresp y rd_rng,…rd_speed)结束结束
距离多普勒图只显示第一个目标的回波。这可能并不奇怪，因为发射和接收阵列都是垂直极化的，第二个目标将垂直极化波映射为水平极化波。来自第二目标的接收信号大多与接收阵列的极化正交，导致显著的极化损失。
您可能还会注意到，所得到的距离和径向速度与目标相对于发射机的距离和径向速度不一致。这是因为在双基地配置中，估计距离实际上是相对于发射机和接收机的目标距离的几何平均值。同样，估计径向速度是目标径向速度相对于发射机和接收机的总和。图中的圆圈表示目标应该出现在距离多普勒图中的位置。需要进一步处理以确定目标的确切位置，但这超出了本示例的范围。
采用圆极化接收阵列
在实际应用中，垂直偶极子天线由于其低成本和全向特性而成为一种非常流行的发射天线。然而，前面的仿真表明，如果在接收机中使用相同的天线，系统将有丢失某些目标的风险。因此，在这种配置下，线极化天线往往不是作为接收天线的最佳选择，因为无论线极化如何对准，总是存在正交极化。当反射信号处于接近该方向的偏振态时，极化损耗变大。
解决这个问题的一种方法是在接收端使用圆极化天线。圆极化天线不能完全匹配任何线极化。但另一方面，圆极化天线与线极化信号之间的极化损耗为3db，与线极化方向无关。因此，虽然它从来没有给出最大的回报，但它从来没有错过一个目标。一种常用的圆极化天线是交叉偶极天线。
下一节展示了当交叉偶极子天线用于形成接收阵列时会发生什么。
rxAntenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement;Collector = clone(Collector);collector.Sensor.Element = rxAntenna;txmotion helperBistatSystemRun(波形,发射机,散热器,收藏家,…接收机、rxmotion rngdopresp beamformer,目标,tgtmotion, txchannel,…rxchannel、hPlots Nblock Npulse);
距离多普勒地图现在显示两个目标都在正确的位置。
总结
本例展示了双基地极化雷达的系统级仿真。本例针对不同的发射和接收阵列极化配置生成接收信号的距离-多普勒图，并演示了如何使用圆极化天线来避免由于目标的极化散射特性而丢失线性极化信号。
