您可以使用相控阵系统工具箱™软件来模拟发射、传播、反射和接收极化电磁场的雷达系统。通过包含这一功能,工具箱可以真实地模拟雷达波与目标和环境的相互作用。
平面波在自由空间中的一个基本性质是电场矢量和磁场矢量的方向与它们的传播方向正交。电磁波的传播方向是由
在这个方程中,<年代tr在g class="varname vector">E表示电场和<年代tr在g class="varname vector">H表示磁场。的数量,<年代tr在g class="varname vector">年代,表示波能量通量的大小和方向。麦克斯韦方程应用于平面波时,得到电场和磁场之间的关系
向量<年代tr在g class="varname vector">年代的单位向量<年代tr在g class="varname vector">年代方向,表示波的传播方向。的数量,
对这两个方程进行操作后,可以看到电场和磁场与传播方向正交
最后一个结果证明了电场实际上只有两个独立的分量
单位向量和传播方向上的单位向量
形成一个右手标准正交三元组。之后,这些向量和它们定义的坐标将与特定雷达系统的坐标相关。在雷达系统中,通常使用下标,
对于雷达系统,电场和磁场实际上是球形波,而不是平面波。但在实际中,这些场通常在雷达源的远场区或辐射区测量,近似为平面波。在遥远的领域,波被称为
极化适用于纯正弦信号。正弦平面波最一般的表达式是这样的
的数量
你通常可以抑制电场的空间相关性并将电场向量写成
由前面的极化平面波方程可知,二维电场矢量的尖端沿与电场传播方向正交的平面上的路径运动。路径的形状取决于分量的大小和相位。例如,如果
这个方程表示一条经过原点的斜率为正的直线。相反,假设
这两种极化情况被命名
当振幅相同时,会出现另一种情况,
通过两边平方,你可以证明电场矢量的尖端符合圆的方程
虽然这个方程给出了矢量所走的路径,但它并没有告诉你电场矢量沿什么方向绕圆运动。它是顺时针旋转还是逆时针旋转?旋转方向取决于的符号
MATLAB<年代up>®年代up>使用IEEE公约来分配名称<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">右撇子或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">左撇子极化到旋转方向的电矢量,而不是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针方向或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">逆时针方向.当使用这种惯例时,左手或右手是由沿着波的传播方向指向你的左手或右手拇指来决定的。然后,在空间中给定的一点上,将手指的曲线对准磁场的旋转方向。如果旋转遵循你左手的曲线,那么波是左极化的。如果旋转遵循你右手的曲线,那么波是右手极化的。在前面的场景中,场是左旋圆极化(LHCP)。相位差
当条款<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针方向或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">逆时针方向它们的使用取决于你如何看待波浪。如果沿着传播方向观察,顺时针方向对应右手偏振,逆时针方向对应左手偏振。如果你看一下波的来源,顺时针对应左手偏振,逆时针对应右手偏振。
左旋圆偏振年代tr在g>
下图显示了线极化和圆极化场的外观,因为他们沿着你移动
线偏振和圆偏振年代tr在g>
除了线性和圆形的极化状态,第三种极化类型是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">椭圆偏振.椭圆偏振包括线偏振和圆偏振作为特殊情况。
与线极化或圆极化一样,你可以去除时间依赖关系,以获得电场矢量的尖端移动的点的轨迹
在这种情况下,
二维椭圆的大小和形状可以通过三个参数来定义。这些参数是它的两个轴的长度,半长轴,
极化椭圆年代tr在g>
极化可以用复杂信号来最好地理解。极化波的复数表示形式为
定义复数
在哪里
它是有用的介绍
在哪里
极化椭圆的总体大小并不重要,因为它可以随着波在空间中的传播而变化,特别是通过几何衰减。重要的是椭圆的形状。因此,椭圆的重要参数是它的轴尺寸之比,
在相控阵系统工具箱软件中,您可以使用<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/polratio.html">polratio
函数转换复振幅
P = polratio(fv)
倾斜角度定义为从
在哪里
在求出倾斜角后,可以确定半长轴和半短轴的长度。从概念上讲,您按倾斜角度顺时针旋转椭圆,并测量椭圆与
的<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">轴向比率定义为
并且总是在范围内
如果你定义<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">辅助角,
然后,<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">椭圆率角是由
轴比和椭圆度角都是由振幅比和相位差定义的,并且与场的总体大小无关。
对于椭圆偏振,就像圆偏振一样,你需要另一个参数来完整地描述椭圆。此参数必须提供旋转感或电(或磁矢量)尖端及时移动的方向。场向量与向量夹角的变化率
这个函数<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/polellip.html">polellip
让你找到偏振椭圆的参数值从场分量矢量
阵线= (Ey;前);[tau, ε,ar,rs] = polellip(fv);P = polratio(fv);[tau, ε,ar,rs] = polellip(p);
下表总结了几种不同的常见偏振状态,以及产生这些状态的振幅、相位和偏振比的值:
极化 | 振幅 | 阶段 | 极化率 |
---|---|---|---|
线性正斜率 | 任何非负的实值 |
φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub> | 任何非负实数 |
线性负斜率 | 任何非负的实值 |
φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>+π | 任何负实数 |
右撇子循环 | E<年代ub>x年代ub>= E<年代ub>y年代ub> | φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>-π/ 2 | -我 |
左旋圆 | E<年代ub>x年代ub>= E<年代ub>y年代ub> | φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>+π/ 2 | 我 |
右旋椭圆 | 任何非负的实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>) < 0 | Sin (arg ρ) < 0 |
左撇子椭圆 | 任何非负的实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>) > 0 | Sin (argρ) > 0 |
如前所述,可以将极化电场表示为基向量沿的线性组合
在这个方程中,正号是LHCP场,负号是RHCP场。这两个特殊的组合可以被赋予一个新的名称。定义一个新的基向量集,称为圆形基集
你可以用圆基集而不是线性基集来表示任何偏振场。反过来,你也可以把线偏振基写成圆偏振基的形式
任何一般的椭圆场都可以写成圆基向量的组合
极化场与波的传播方向正交。因此,电场矢量在偏振平面上的两个复分量可以完全表示出电场。用双分量矢量表示偏振波的公式称为
常见的偏振 | 线性基中的琼斯向量 | 圆基中的琼斯向量 |
---|---|---|
垂直 | [0, 1] |
1 /√(2)* (1,1) |
水平 | (1, 0) |
1 /√(2)* (1,1) |
45°线性 | 1 /√(2)* (1,1) |
1 /√(2)* (1-1i; 1 + 1我) |
135°线性 | 1 /√(2)* (1,1) |
1 /√(2)*(1 + 1我;1-1i) |
正确的循环 | 1 /√(2)*(1;1我) |
[0, 1] |
左循环 | 1 /√(2)*(1;1我) |
(1, 0) |
偏振椭圆是偏振波的瞬时表示。然而,它的参数,倾斜角和椭圆度角,往往不能直接测量,特别是在非常高的频率,如光频率。然而,你可以从偏振场的可测量强度来确定偏振。
可测量的强度是斯托克斯参数,
对于完全极化场,可以用时间平均极化椭圆方程来表示
因此,只有三个独立的斯托克斯参数。
相反,对于部分极化场,斯托克斯参数满足不等式
斯托克斯参数与倾斜角和椭圆度角有关,
逆乘以
在测量斯托克斯参数后,椭圆的形状完全由前面的方程决定。
二维Poincaré球体可以帮助你可视化极化波的状态。球面上或球面内的任何点都代表由四个斯托克斯参数决定的偏振状态,
作为一个例子,求解RHCP场的Stokes参数,斯托克斯
函数。
S = stokes(fv)
S = 2 0 0 -2
天线将传播的电磁辐射耦合到导线中的电流、波导中的电磁场或孔径场中。这种耦合现象在发射天线和接收天线中都很常见。对于一些发射天线来说,导线中的源电流产生的电磁波可以向各个方向传输能量。有时,天线为传输线上的导电磁波转换为自由空间波提供了一种手段,例如馈送碟形天线的波导。对于接收天线,电磁场可以在电线中感应电流,产生信号,然后放大并传递到探测器。
对于发射天线,选择天线的形状来增强投射到给定方向的功率。对于接收天线,您可以选择天线的形状来增强从特定方向接收的功率。通常,许多发射天线或接收天线组成一个天线
天线可以被分配极化。发射天线的偏振是其辐射波在远场中的偏振。接收天线的偏振实际上是来自给定方向的平面波的偏振,导致天线终端的最大功率。根据互易定理,所有发射天线都可以作为接收天线,反之亦然。
每个天线或阵列都有一个相关的局部笛卡尔坐标系
在这个方程中,量<年代tr在g class="varname vector">F(θ,φ)叫做
最简单的极化天线是偶极子天线,它由中间耦合到同轴电缆的一段分裂长度的电线组成。从数学角度来看,最简单的偶极子是
远场中的电场有这样的形式
下一个例子计算场的垂直和水平偏振分量。垂直分量是仰角的函数,是轴对称的。水平分量无处不在。
该工具箱允许您使用<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/phased.shortdipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。年代hortDipoleAntennaElement
系统对象™。
短偶极子极化组件年代tr在g>
计算垂直和水平极化分量的场由短偶极子天线沿<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">z方向。将各分量绘制成仰角从0°到360°的函数。
注意:年代tr在g>此示例仅在R2016b或更高版本中运行。如果您正在使用较早的版本,请将对函数的每次调用替换为等效的调用
创建
天线=相控。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“FrequencyRange”年代p一个n>[1, 2] * 1 e9,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“AxisDirection”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“Z”年代p一个n>);
计算天线响应。因为仰角参数是
El = [-90:90];Az = 0(大小(el));Fc = 1.5e9;Resp =天线(fc,[az;el]);Az = 180.0*ones(size(el));Resp1 =天线(fc,[az;el]);
将响应叠加在同一个图中。
图(1)子图(121)极坐标(el*pi/180.0,abs(resp.V.'),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地((el + 180) * 180.0π/,abs (resp1.V。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>) STR = sprintf(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“% s \ n % s”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“vs仰角”年代p一个n>);标题(str)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>次要情节(122)极地(el *π/ 180.0、abs (resp.H。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地((el + 180) * 180.0π/,abs (resp1.H。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>) STR = sprintf(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“% s \ n % s”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">水平极化的年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“vs仰角”年代p一个n>);标题(str)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>
如图所示,水平分量消失了。
你可以使用交叉偶极天线来产生圆极化辐射。交叉偶极子天线由两个相同但正交的短偶极子天线组成,它们的相位相隔90°。交叉偶极天线示意图如下图所示。交叉偶极子天线所产生的电场
极化比
工具箱允许您使用<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/phased.crosseddipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。CrossedDipoleAntennaElement
系统对象。
本例绘制了1.5 GHz交叉偶极子天线产生的场的右、左圆极化分量。你可以看到圆偏振如何从0度方位角的纯RHCP到180度方位角的纯LHCP,都是0度仰角。
创建
Fc = 1.5e9;天线=相控。CrossedDipoleAntennaElement (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“FrequencyRange”年代p一个n>[1、2]* 1 e9);
根据天线响应计算左手和右手圆偏振分量。
Az = [-180:180];El = 0 (size(az));Resp =天线(fc,[az;el]);cfv = pol2circpol([resp.H.';resp.V.']);CLHP = cfv(1,:);CRHP = cfv(2,:);
在仰角0度处画出两个圆偏振分量。
极地(az *π/ 180.0,abs (clhp))<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地(az *π/ 180.0,abs (crhp))标题(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LHCP和RHCP vs方位角”年代p一个n>)传说(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LHCP”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“RHCP”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>
属性的值,可以从数组中创建极化场
天线系统产生极化场后,向远场区域辐射。当场传播到自由空间时,极化特性保持不变,直到场与物质相互作用,将场散射到许多方向。在这种情况下,散射波的振幅和偏振可以不同于入射波的偏振。散射波极化可能取决于散射波被观测到的方向。偏振变化的确切方式取决于散射物体的性质。描述物体对入射场响应的量称为雷达散射截面矩阵(RSCM),
一般来说,散射截面矩阵取决于入射场和散射场与物体的夹角。当入射场散射回发射天线时,
为了理解散射波如何依赖于入射波的偏振,你需要检查每个入射偏振的所有可能的散射场偏振。由于这些数据很难可视化,请考虑以下两种情况:
为
为
你可以用倾斜角-椭圆度角对来表示入射偏振<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation"> .每个单位入射偏振矢量可以表示为
而正交偏振矢量为
当你有一个RSCM矩阵时,
在哪里
方法可以计算共极化和交叉极化信号<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/polsignature.html">polsignature
函数。该函数返回散射功率的绝对值(由其最大值规范化)。下一个例子展示了如何绘制RSCM矩阵的偏振特征
对于所有可能的入射偏振。椭圆度角和倾斜度的取值范围跨越了整个可能的极化范围。
绘制散射矩阵的共极化和交叉极化特征
指定散射矩阵。并指定定义偏振状态的椭圆度角和方向(倾斜)角的范围。这些角度涵盖了所有可能的入射偏振态。
Rscmat = [1i*2,0.5;0.5,-1i];El = [-45:45];倾斜= [-90:90];
绘制所有事件极化的共极化特征。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“c”年代p一个n>、el、倾斜)
画出所有事件极化的交叉极化特征。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“x”年代p一个n>、el、倾斜)
用于接收极化电磁波的天线,当天线极化与入射电磁场的极化相匹配时,天线的输出功率达到最大。否则有极化损失:
偏振损失由发射场的电场矢量到接收机偏振矢量的投影(或点积)计算。
损失发生在两个矢量的方向不匹配时,而不是在它们的大小上。
偏振损耗因子描述了具有正确偏振的入射功率的比例。
使用发射器在接收器位置的球面基,你可以表示入射电场,
你可以表示接收器的偏振矢量,
下图显示了发射机和接收机球面基向量的结构。
极化损失定义为:
在0和1之间变化。由于向量是在不同的坐标系下定义的,因此必须将它们转换为全局坐标系才能形成投影。工具箱函数<一个href="//www.tatmou.com/help/phased/ref/polloss.html">polloss
计算入射场与极化天线之间的极化失配。
为了从接收天线获得最大输出功率,匹配的天线偏振矢量必须是入射场偏振矢量的复共轭。例如,若入射场为RHCP,极化矢量为<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation"> 时,最佳接收天线极化为LHCP。需要引入复共轭,因为场极化是根据其传播方向来描述的,而接收天线的极化通常是根据朝向天线的传播方向来指定的。复共轭校正接收时极化的相反意义。
例如,如果发射天线发射RHCP场,则各种接收天线极化的偏振损失因子为
接收天线极化 | 接收天线偏振矢量 | 偏振损耗系数 | 极化损耗系数(dB) |
---|---|---|---|
水平的直线 | eH年代ub> | 1/2 | 3 dB |
垂直线性 | eV年代ub> | 1/2 | 3. |
RHCP | 0 | ∞ | |
LHCP | 1 | 0 |
这个例子建立了一个基于31 × 31(961元)均匀矩形阵列(URA)的跟踪雷达模型。雷达是用来跟踪移动目标的。在每个时刻,雷达指向目标的已知方向。雷达的基本要求是被发现的概率,
雷达的定义
设置雷达工作参数。现有雷达设计满足以下规范。
Pd = 0.9;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%检测概率年代p一个n>Pfa = 1e-6;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">误报概率%年代p一个n>Max_range = 1500*1000;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">最大明确范围年代p一个n>Range_res = 50.0;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%范围分辨率年代p一个n>距离门= 5*1000;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">假设所有对象都在这个范围内年代p一个n>numpulse = 200;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">要积分的脉冲数年代p一个n>Fc = 8e9;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%脉冲中心频率年代p一个n>C = physconst(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“光速”年代p一个n>);Tmax = 2*距离门/c;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%从距离门的对象返回的时间年代p一个n>
脉冲重复间隔
设置脉冲重复间隔,
PRI = 2*max_range/c;PRF = 1/ pri;
传输信号
设置传输矩形波形使用
Pulse_bw = c/(2*range_res);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">脉冲带宽%年代p一个n>脉冲宽度= 1/脉冲bw;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%脉冲宽度年代p一个n>Fs = 2*pulse_bw;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">抽样率年代p一个n>n = cell (fs/PRF);fs = n*PRF;波形=相控。再保险ct一个ngularWaveform(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“脉冲宽度”年代p一个n>pulse_width,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">脉冲重复频率的年代p一个n>脉冲重复频率,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“SampleRate”年代p一个n>fs);
天线及市建局阵列
该阵列由短偶极子天线单元组成。使用
天线=相控。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“FrequencyRange”年代p一个n>(5 e9, 10 e9),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“AxisDirection”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“Z”年代p一个n>);
函数定义一个31 × 31的泰勒锥形均匀矩形数组
numCols = 31;numRows = 31;Lambda = c/fc;D = 0.9*lambda/2;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">额定间距%年代p一个n>wc = taylorwin(numCols);wr = taylor (numRows);Tw = wr*wc';阵列=相控阵。(精<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“元素”年代p一个n>、天线、<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“大小”年代p一个n>(numCols numRows),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“ElementSpacing”年代p一个n>(d, d),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“锥”年代p一个n>、tw);模式(数组、fc 180:180 90:90,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CoordinateSystem”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极地”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“类型”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“powerdb”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“V”年代p一个n>);
雷达平台运动
然后,设置雷达平台的位置和运动
radarPlatformAxes = [1 0 0;0 1 0;0 0 1];雷达平台=相控。平台(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InitialPosition”年代p一个n>(0, 0, 0),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“速度”年代p一个n>(0, 0, 0),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OrientationAxes”年代p一个n>, radarPlatformAxes);
发射机和接收机
在雷达中,信号以电磁波的形式传播。信号由雷达系统中使用的天线辐射和收集。将数组与散热器系统对象关联,
散热器=阶段性。散热器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CombineRadiatedSignals”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“WeightsInputPort”年代p一个n>,真正的);Collector1 = phase。收集器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“波阵面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“平面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“WeightsInputPort”年代p一个n>、假);Collector2 = phase。收集器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“波阵面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“平面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“WeightsInputPort”年代p一个n>、假);
估计所需的峰值功率
利用雷达方程公式,估计所有脉冲达到所需探测信噪比时的总发射功率。
信噪比有发射单元增益和阵列增益的影响。首先计算阵列增益的估计值,然后将阵列增益与发射机增益相加,得到达到期望信噪比的峰值功率。
对雷达方程使用近似的目标横截面1.0,即使分析需要完整的散射矩阵。
将最大范围设置为等于'rangegate'的值,因为超出该范围的目标是不感兴趣的。
计算数组增益为10*log10(元素数量)
假设每个元件的增益为20 dB。
Snr_min = albersheim(pd, pfa, numpulsed);AG = 10*log10(numCols*numRows);Tgt_rcs = 1;TransmitterGain = 20;tau =波形。脉冲宽度;Ts = 290;dbterm = db2pow(snr_min - 2*TransmitterGain + AG);峰值功率= (4*pi)^3*physconst(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">玻耳兹曼的年代p一个n>) * Ts /τtgt_rcs /λ^ 2 * rangegate ^ 4 * dbterm
Peak_power = 5.1778e+05
发射机=相控。发射机(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PeakPower”年代p一个n>peak_power,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“获得”年代p一个n>TransmitterGain,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“LossFactor”年代p一个n>,0,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InUseOutputPort”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CoherentOnTransmit”年代p一个n>,真正的);
定义目标
我们想要模拟从旋转目标返回的脉冲,使散射截面矩阵在每个脉冲之间发生变化。创建一个旋转目标对象和一个移动目标平台。旋转目标稍后表示为依赖角度的散射矩阵。旋转的单位是度/秒。
targetSpeed = 1000;targetVec =[-1;1;0]/√(2);目标=阶段性。RadarTarget (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“EnablePolarization”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“模式”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“单站”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“ScatteringMatrixSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">输入端口的年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“OperatingFrequency”年代p一个n>、fc);targetPlatformAxes = [1 0 0;0 1 0;0 0 1];targetRotRate = 45;目标平台=阶段性。平台(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InitialPosition”年代p一个n>, (3500.0;0;0),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“速度”年代p一个n>targetSpeed * targetVec);
其他系统对象
转向矢量定义为
波束形成器定义为
的自由空间传播器
接收机前置放大器模型采用
信号传播
由于反射信号由阵列接收,使用指向转向方向的波束形成器来获得组合信号。
转向矢量=相控。SteeringVector (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“IncludeElementResponse”年代p一个n>、假);波束形成器=相控。PhaseShiftBeamformer(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“DirectionSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">输入端口的年代p一个n>);通道=分阶段。空闲空间(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SampleRate”年代p一个n>fs,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“TwoWayPropagation”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>、fc);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">定义一个带有接收机噪声的接收机年代p一个n>放大器=相控。ReceiverPreamp (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“获得”年代p一个n>, 20岁,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LossFactor”年代p一个n>,0,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“NoiseFigure”年代p一个n>,1,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“ReferenceTemperature”年代p一个n>, 290,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SampleRate”年代p一个n>fs,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“EnableInputPort”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PhaseNoiseInputPort”年代p一个n>假的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SeedSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“汽车”年代p一个n>);
如此大的PRI和采样率,每个元素的采样量会过多。这将导致具有961个通道的收集器出现问题。为了保持可管理的样本数量,将最大范围设置为5公里。我们知道目标在这个范围内。
这组坐标轴指定了局部坐标轴相对于全局坐标系的方向。这是目标的方向。
处理循环
预分配用于收集要绘制的数据的数组。
sig_max_V = 0 (1, numpulsed);sig_max_H = 0 (1, numpulsed);tm_V = 0 (1, numpulsed);tm_H = 0 (1, numpulsed);
创建所有System对象后,循环多个脉冲以创建反射信号。
Maxsamp = ceil(tmax*fs);Fast_time_grid = (0:(maxsamp-1))/fs;旋转角度= 0.0;<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">为年代p一个n>M = 1: numpulsed x =波形();<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%产生脉冲年代p一个n>只捕获选定范围内的样本年代p一个n>X = X (1:maxsamp)[s, tx_status] =发射器(x);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%创建发送脉冲年代p一个n>移动雷达平台和目标平台。年代p一个n>[radarPos,radarVel] =雷达平台(1/PRF);[targetPos,targetVel] =目标平台(1/PRF);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算已知目标角度年代p一个n>[targetRng,targetAng] = rangeangle(targetPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>radarPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算相对于目标轴的雷达角度。年代p一个n>[radarng,radarAng] = rangeangle(radarPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>targetPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>targetPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算用于跟踪目标的转向矢量。年代p一个n>sv =转向向量(fc,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">向目标发射极化信号年代p一个n>tsig1 =散热器(s,targetAng,radarPlatformAxes,conj(sv));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算双向传播损耗(4*pi*R/lambda)^2年代p一个n>tsig2 = channel(tsig1,radarPos,targetPos,radarVel,targetVel);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">创建一个非常简单的变化散射矩阵模型年代p一个n>scatteringMatrix = [cosd(旋转角),0.5*sind(旋转角);<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>0.5 *信德(rotangle) cosd (rotangle)];rsig1 = target(tsig2,radarAng,targetPlatformAxes,scatteringMatrix);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%反射偏离目标年代p一个n>收集辐射的垂直分量。年代p一个n>rsig3V = collector1(rsig1,targetAng,radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">收集辐射的水平分量。这年代p一个n>%秒收集器是围绕x轴旋转更多年代p一个n>%对水平极化敏感年代p一个n>rsig3H = collector2(rsig1,targetAng,rotx(90)*radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">为两组信号添加接收噪声年代p一个n>rsig4V =放大器(rsig3V,~(tx_status>0));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%接收信号年代p一个n>rsig4H =放大器(rsig3H,~(tx_status>0));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%接收信号年代p一个n>%波束形成信号年代p一个n>rsigV =波束形成器(rsig4V,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>rsigH =波束形成器(rsig4H,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>找出每个脉冲的最大收益,并将它们存储在年代p一个n>%向量。还可以存储接收到的脉冲时间。年代p一个n>[sigmaxV,imaxV] = max(abs(rsigV));[sigmaxH,imaxH] = max(abs(rsigH));sig_max_V(m) = sigmaxV;sig_max_H(m) = sigmaxH;tm_V(m) = fast_time_grid(imaxV) + (m-1)*PRI;tm_H(m) = fast_time_grid(imaxH) + (m-1)*PRI;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">更新目标平台轴的方向年代p一个n>targetPlatformAxes =<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>rotx (PRI * targetRotRate) * targetPlatformAxes;rotangle = rotangle + PRI*targetRotRate;<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">结束年代p一个n>绘制每个脉冲的垂直和水平偏振为a年代p一个n>时间的%函数。年代p一个n>情节(tm_V sig_max_V,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“。”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>情节(tm_H sig_max_H,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“r”。年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>包含(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">的时间(秒)年代p一个n>) ylabel (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“振幅”年代p一个n>)标题(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直和水平偏振分量”年代p一个n>)传说(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“水平”年代p一个n>网格)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>