您可以使用相控阵系统工具箱™软件来模拟传输,传播,反射和接收偏振电磁场的雷达系统。通过包括此功能,工具箱可以逼真地模拟雷达波与目标和环境的交互。
在自由空间中,平面波的一个基本性质是电场和磁场矢量的方向与其传播方向正交。电磁波的传播方向是由
在这个方程,<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,表示波能量流的大小和方向。麦克斯韦方程组应用于平面波时,得到的结果是电场和磁场是由
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,
在处理这两个方程之后,你可以看到电场和磁场是垂直于传播方向的
最后的结果证明,标有实际只有两个电场的独立组件
单位向量和单位向量在传播方向上
形成右手标准正交三角。稍后,这些矢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,
对于雷达系统来说,电场和磁场实际上是球面波,而不是平面波。但在实际中,这些场通常是在雷达源的远场区域或辐射区域测量的,近似为平面波。在远方,海浪被召唤
极化适用于纯粹的正弦信号。正弦平面波最普遍的表达式具有表单
的数量
通常你可以抑制场的空间依赖性,把电场向量写成
上述偏振平面波方程表明,二维电场矢量的尖端沿与场传播方向正交的平面运动。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直线,斜率为正。相反,假设
这两种极化情况被命名
另一种情况是振幅相同,
通过两边的平方,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的路径,但它并没有告诉你电场矢量沿圆周的哪个方向运动。它是顺时针旋转还是逆时针旋转?旋转方向取决于符号
MATLAB<年代up>®年代up>使用IEEE约定来分配名称<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">右撇子或者<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">左撇子以极化方向旋转的电矢量而不是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针或者<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">逆时针方向.当使用这个约定时,用左手或右手的习惯是由你的左手或右手拇指沿着波的传播方向指向来决定的。然后,将手指的曲线与空间中给定点的场的旋转方向对齐。如果旋转跟随左手的曲线,那么波就是左旋极化的。如果旋转沿着你右手的曲线,那么这个波就是右旋偏振的。在上述场景中,场为左旋圆偏振(LHCP)。的相位差
当条款时<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针或者<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这个波。如果你沿着传播的方向看,顺时针方向对应于右旋偏振逆时针方向对应于左旋偏振。如果你朝波的方向看,顺时针对应左旋偏振逆时针对应右旋偏振。
左旋圆偏振年代tr在g>
下图显示了线性和圆极化领域的外观,因为它们向您沿着
线偏振和圆偏振年代tr在g>
除了线性和圆形偏振态外,第三种偏振态是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">椭圆偏振.椭圆偏振包括线性和圆形偏振作为特殊情况。
与线性或圆极化一样,您可以去除时间依赖性,以获得电场向量尖端的点的点基因座
在这种情况下,
二维椭圆的大小和形状可以由三个参数定义。这些参数是其两个轴的长度,半主轴,
极化椭圆形年代tr在g>
极化最能从复杂信号的角度来理解。极化波的复表示有以下形式
定义的复杂
在哪里
介绍它是有用的
在哪里
偏振椭圆的整体大小并不重要,因为它会随着波在空间中的传播而变化,特别是在几何衰减过程中。重要的是椭圆的形状。因此,重要的椭圆参数是其轴尺寸的比值,
在相控阵系统工具箱软件中,您可以使用<一个href="//www.tatmou.com/nl/nl/help/phased/ref/polratio.html">polratio
转换复杂幅度的功能
p = polratio(艘)
倾斜角度被定义为正(逆时针)旋转角度
在哪里
求出倾斜角度后,可以确定半长和半短轴的长度。从概念上讲,你通过倾斜角度顺时针旋转椭圆,并测量椭圆交点的长度
的<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">轴向比率被定义为
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">辅助角度,
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来定义的,与场的整体大小无关。
对于椭圆偏振,就像圆偏振一样,你需要另一个参数来完全描述椭圆。该参数必须提供电(或磁向量)尖端在时间上移动的旋转感觉或方向。场向量的角度变化率
这个函数<一个href="//www.tatmou.com/nl/nl/help/phased/ref/polellip.html">polellip
让你从场分量矢量中找到偏振椭圆的参数值
阵线= (Ey;前);(τ,ε,基于“增大化现实”技术、rs) = polellip(艘);p = polratio(艘);(τ,ε,基于“增大化现实”技术、rs) = polellip (p);
该表摘要了几种不同的常见偏振状态和产生它们的幅度,阶段和偏振率的值:
极化 | 振幅 | 阶段 | 极化率 |
---|---|---|---|
线性正坡 | 的任何非负实值 |
φ.<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub> | 任何非负的实数 |
线性负斜率 | 的任何非负实值 |
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 |
左撇子圆形 | 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 |
右手椭圆形 | 的任何非负实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>)< 0 | Sin (arg ρ) < 0 |
左手椭圆形 | 的任何非负实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>) > 0 | Sin (arg ρ) > 0 |
如前面所示,可以将极化电场表示为沿方向的基向量的线性组合
在这个方程中,正号代表LHCP场,负号代表RHCP场。这两个特殊组合可以被赋予一个新名称。定义一个新的基向量集,称为循环基集
你可以用圆形基集来表示任何偏振场而不是线性基集。反过来,你也可以用圆偏振基来表示线偏振基
任何一般的椭圆场都可以作为圆形基载体的组合写成
偏振场与波的传播方向正交。因此,电场可以完全由极化平面上电场矢量的两个复分量来表示。用双分量矢量表示偏振波的公式称为
共同的偏振 | 线性基中的琼斯向量 | 琼斯矢量以圆形为基础 |
---|---|---|
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 / sqrt(2)* [1; -1] |
1 /√(2)*(1 + 1我;1-1i) |
正确的循环 | 1 / sqrt(2)* [1; -1i] |
[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,其参数,倾斜角度和椭圆度角通常不是直接可测量的,特别是在诸如光频率的非常高的频率下。然而,您可以从偏振场的可测量强度确定极化。
可测量的强度是Stokes参数,
对于完全偏振的字段,您可以通过时间展现平均偏振椭圆方程
因此,只有三个独立的Stokes参数。
相反,对于部分极化场,Stokes参数满足不等式
Stokes参数与倾斜和椭圆角有关,
和反向
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。
二维的Poincaré球体可以帮助你可视化极化波的状态。球上或球内的任何一点都代表由四个斯托克斯参数决定的偏振状态,
以求解RHCP场的Stokes参数为例,斯托克斯
函数。
s = Stokes(Fv)
S = 2 0 0 2
天线将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和接收天线中都很常见。对于某些发射天线来说,导线中的源电流会产生电磁波,向各个方向传输能量。有时,天线提供了一种手段,使传输线上的引导电磁波过渡到自由空间波,例如提供碟形天线的波导。对于接收天线,电磁场可以在导线中诱导电流,产生信号,然后放大并传递给探测器。
对于发射天线,选择天线的形状以增强投射到给定方向的功率。接收天线时,可以选择天线的形状,以提高从特定方向接收的功率。通常,许多发射天线或接收天线形成一个
可以给天线指定一个极化。发射天线的极化是其辐射波在远场中的极化。接收天线的极化实际上是平面波从给定方向的极化,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,接收天线也可以作为发射天线。
每个天线或阵列都有一个相关的本地笛卡尔坐标系
在这个方程中,这个量<年代tr在g class="varname vector">F(θ,φ)被称为
最简单的极化天线是偶极子天线,它由一根在中间耦合到同轴电缆的分离长度的电线组成。从数学的角度来看,最简单的偶极子是
远场中的电场有这个形式
下一个示例计算字段的垂直和水平偏振分量。垂直分量是升高角度的函数并且是轴向对称的。水平分量随处都消失了。
这个工具箱可以让你使用模型的短偶极子天线<一个href="//www.tatmou.com/nl/nl/help/phased/ref/phased.shortdipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。年代hortDipoleAntennaElement
系统对象™。
Short-Dipole极化组件年代tr在g>
计算沿方向的短偶极子天线产生的场的垂直和水平极化分量<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">z方向。从0°到360°绘制各分量作为仰角的函数。
注意:年代tr在g>此示例仅在R2016B或更高版本中运行。如果您使用的是早期版本,请将每个呼叫替换为相同的函数
创建
天线=分阶段。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>'频率范围'年代p一个n>,[1,2] * 1E9,<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。因为仰角的参数
el = [90:90];阿兹= 0(大小(el));fc = 1.5 e9;resp =天线(fc (az; el));阿兹的= 180.0 *(大小(el));resp1 =天线(fc (az; el));
将响应覆盖在同一个图中。
图(1)次要情节(121)极地(el *π/ 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)持有<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">离开年代p一个n>子图(122)极性(EL * PI / 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)持有<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">离开年代p一个n>
绘图显示水平分量如预期的那样消失。
你可以使用交叉偶极子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,相分离90°。交叉偶极子天线的示意图如下图所示。由交叉偶极子天线产生的电场
偏振率
这个工具箱可以让你用<一个href="//www.tatmou.com/nl/nl/help/phased/ref/phased.crosseddipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。CrossedDipoleAntennaElement
系统对象。
这个例子绘制了由1.5 GHz交叉偶极子天线产生的场的左、右圆极化分量。你可以看到圆偏振如何从纯RHCP在0度方位角到纯LHCP在180度方位角的变化,两者都在0度仰角。
创建
fc = 1.5 e9;天线=分阶段。CrossedDipoleAntennaElement (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'频率范围'年代p一个n>[1、2]* 1 e9);
从天线响应计算左手和右手循环偏振分量。
阿兹= [180:180];el = 0(大小(az));resp =天线(fc (az; el));cfv = pol2circpol ([resp.H。';resp.V。']);: clhp = cfv (1);crhp = cfv (2);
在0度仰角绘制两个圆偏振分量。
极性(AZ * PI / 180.0,ABS(CLHP))持有<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">离开年代p一个n>
您可以通过使用偏振天线元素作为值来从阵列创建偏振字段
天线系统产生极化场后,该场辐射到远场区域。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,使场向多个方向散射。在这种情况下,散射波的振幅和极化可能与入射波的极化不同。散射波的极化可能取决于观测到的散射波的方向。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和散射场与物体形成的角度。当入射场被散射回发射天线或,
要理解散射波如何依赖于入射波的偏振,需要对每个入射偏振检查所有可能的散射场偏振。因为这样的数据量很难可视化,考虑两种情况:
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
虽然正交偏振矢量是
当你有一个RSCM矩阵,
在哪里
的方法可以计算共极化和交叉极化特征<一个href="//www.tatmou.com/nl/nl/help/phased/ref/polsignature.html">polsignature
函数。这个函数返回散射功率的绝对值(由其最大值标准化)。下一个例子展示了如何绘制RSCM矩阵的极化特征
所有可能的入射极化。椭圆度角和倾斜值的范围跨越了整个可能的极化范围。
绘制散射矩阵的公共和交叉偏振签名
指定散射矩阵。并指定定义偏振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 =(1 * 2, 0.5, 0.5, 1我];el = [45:45];倾斜= [90:90];
绘制所有入射极化的共极化特征。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“c”年代p一个n>,el,tilt)
绘制所有入射极化的交叉极化签名。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“x”年代p一个n>,el,tilt)
当天线的极化与入射电磁场的极化相匹配时,用于接收极化电磁波的天线可获得其最大输出功率。否则,存在极化损失:
偏振损耗是由传输场的电场矢量投影(或点积)到接收机的偏振矢量来计算的。
当两个向量方向存在不匹配时,发生损失,而不是它们的大小。
偏振损耗因子描述了具有接收正确偏振的入射功率的比例。
在接收器的位置使用发射器的球形基础,您可以代表入射电场,
你可以表示接收器的偏振矢量,
下图是发射机和接收机球面基向量的构造。
极化损耗定义为:
在0和1之间变化。由于向量是在不同坐标系下定义的,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/nl/nl/help/phased/ref/polloss.html">polloss
计算入射场和极化天线之间的极化不匹配。
为了实现来自接收天线的最大输出功率,匹配的天线偏振矢量必须是传入场偏振向量的复杂共轭。例如,如果传入字段是RHCP,则具有偏振向量<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation"> ,最佳接收器天线极化是LHCP。需要引入复合缀合物,因为对其传播方向描述了场偏振,而接收天线的偏振通常在向天线朝向天线的传播方向方面指定。复合缀合物在接收时校正相反的极化感。
例如,如果发射天线发射一个RHCP场,则不同接收天线极化时的极化损失因子为
接收天线极化 | 接收天线极化矢量 | 极化损耗系数 | 偏振损耗因子(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 |
这个例子模拟了一个基于31 × 31(961元素)统一矩形阵列(URA)的跟踪雷达。雷达是用来跟踪移动目标的。在每一个瞬间,雷达都指向目标的已知方向。雷达的基本要求是探测概率,
雷达的定义
设置雷达运行参数。现有雷达设计满足以下规格要求。
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 = 1 e-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">%距离分辨率年代p一个n>rangegate = 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>numpulses = 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 = 8 e9;<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">'LightSpeed'年代p一个n>);达峰时间= 2 * rangegate / c;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%物体在距离门的回声时间年代p一个n>
脉冲重复间隔
设置脉冲重复间隔,
革命制度党= 2 * max_range / c;脉冲重复频率= 1 /革命制度党;
传输信号
设置传输的矩形波形使用
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>pulse_width = 1 / pulse_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">%采样率年代p一个n>n =装天花板(fs /脉冲重复频率);fs = n *脉冲重复频率;波形=分阶段。再保险ct一个ngularWaveform(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'planewidth'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);
天线及市建局天线阵
阵列由短偶极天线元素组成。使用
天线=分阶段。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>'频率范围'年代p一个n>,[5e9,10e9],<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>);
使用该定义31×31泰勒锥形均匀矩形阵列
numCols = 31;numRows = 31;λ= c / fc;d = 0.9 *λ/ 2;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%标称间距年代p一个n>wc = taylorwin (numCols);或者说是= taylorwin (numRows);tw = wr * wc”;数组=分阶段。(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
接下来,设置雷达平台的位置和运动
radarPlatformAxes = [1 0 0;0 1 0;0 0 1];radarplatform =分阶段。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);
发射器和接收器
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采集。将数组与散热器System对象关联,
散热器=分阶段。散热器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'传感器'年代p一个n>,大批,<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">'结合'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 =相位.Collector(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'传感器'年代p一个n>,大批,<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">'Wavefront'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">'结合'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 =分阶段。收集器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'传感器'年代p一个n>,大批,<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">'Wavefront'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">'结合'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,估计所有脉冲的总发射功率,以达到所需的探测信噪比。
信噪比与发射单元增益和阵列增益有关。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,得到达到预期信噪比的峰值功率。
使用近似的目标截面1.0作为雷达方程,即使分析需要全散射矩阵。
将最大范围设置为等于“RANGEGATE”的值,因为该范围之外的目标没有任何意义。
将阵列增益计算为10 * log10(元素数)
假设每个元素的增益为20 dB。
Snr_min = albersheim(pd, pfa, num脉冲);AG) = 10 * log10 (numCols * numRows);tgt_rcs = 1;TransmitterGain = 20;τ= waveform.PulseWidth;Ts = 290;dbterm = db2pow(snr_min - 2*TransmitterGain + AG);peak_power =(4 *π)^ 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 = 5.1778 e + 05
发射机=分阶段。发射机(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'峰值功率'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的目标返回的脉冲,这样散射截面矩阵就会随着脉冲的变化而变化。创建一个旋转目标对象和一个移动目标平台。旋转目标随后表示为与角度相关的散射矩阵。旋转的单位是每秒度。
targetSpeed = 1000;targetVec =(1; 1, 0) /√(2);=阶段性目标。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;targetplatform = phased.platform(<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
导向矢量定义为
波束形成器定义
自由空间传播器
接收机前置放大器模型使用
信号传播
由于反射信号是由阵列接收的,使用指向转向方向的波束形成器来获得组合信号。
steeringvector =分阶段。SteeringVector (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>,大批,<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);beamformer =分阶段。PhaseShiftBeamformer(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>,大批,<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>);频道=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">定义带有接收器噪声的接收器年代p一个n>放大器=分阶段。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">'enabentInputport'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>);
对于这么大的PRI和采样率,每个元素会有太多的采样。这将导致具有961个通道的收集器出现问题。为保持样品数量可控,设置最大范围为5公里。我们知道目标在这个范围内。
这组坐标轴指定了相对于全局坐标系的局部坐标轴的方向。这是目标的方向。
处理循环
预先分配数组以收集要绘制的数据。
numpulses sig_max_V = 0 (1);numpulses sig_max_H = 0 (1);numpulses tm_V = 0 (1);numpulses tm_H = 0 (1);
在创建了所有System对象之后,循环使用脉冲的数量来创建反射信号。
maxsamp =装天花板(达峰时间* fs);fast_time_grid = (0: (maxsamp-1)) / fs;rotangle = 0.0;<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">为年代p一个n>M = 1: num脉冲x =波形();<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%产生脉冲年代p一个n>%仅捕获范围内的样品年代p一个n>x = x (1: maxsamp);[s, tx_status] =发送器(x);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">产生发射脉冲年代p一个n>%移动雷达平台和目标平台。年代p一个n>[Radarpos,Radarvel] = Radarplatform(1 / PRF);[TargetPOS,TargetVel] = TargetPlatform(1 / PRF);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算已知的目标角度年代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>[radarRng, 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">%计算旨在跟踪目标的转向载体年代p一个n>sv = steeringvector (fc, targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">向目标辐射极化信号年代p一个n>tsig1 =散热器(s targetAng radarPlatformAxes连词(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 =通道(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模型,改变散射矩阵年代p一个n>scatteringMatrix = [cosd (rotangle), 0.5 *信德(rotangle);<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 =目标(tsig2 radarAng、targetPlatformAxes scatteringMatrix);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%反映目标年代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。这个年代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">在两组信号中加入接收机噪声年代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>发送信号年代p一个n>rsigV = beamformer (rsig4V targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>rsigH = beamformer (rsig4H targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>找到每个脉冲的最大返回值并将其存储在年代p一个n>%一个向量。同时存储脉冲接收时间。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;rangle = rangle + 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极化作为a年代p一个n>%时间函数。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">离开年代p一个n>包含(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">'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">'垂直和水平极化组件'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>