EngeePhased.LinearFMWaveform
线性频率调制信号发生器。
库::`[医]工程师` 座:: Linear FM Waveform
资料描述
要生成线性频率调制(LFM)信号，请执行以下步骤:
-
创建*EngeePhased对象。LinearFMWaveform*并设置其属性。
-
用参数调用对象，就好像它是一个函数一样。
若要了解有关如何使用系统对象的详细信息，请参阅 AnyMath系统对象.
语法
创造
-
波形=EngeePhased。线性格式()-创建系统对象波形带LFM的脉冲发生器。 -
波形=EngeePhased。LinearFMWaveform（名称=值）-创建系统对象波形一对形式的具有指定属性的LFM脉冲发生器名称=值，在哪里姓名-物业的名称，以及价值-适当的值。 您可以指定多个对 «名称-值» 对的顺序并不重要。 未指定的属性保留其默认值。
使用
-
Y=波形()-以列向量*Y*的形式从LCHM返回脉冲计数。 *Y*参数可以包含一定数量的脉冲或一定数量的样本。 -
Y=波形(prfidx)-使用*prfidx*索引从由*PRF*属性设置的预定义值向量中选择脉冲重复率(PRF)。 如果*PRFOutputPort*属性设置为真的. -
Y=波形(freqoffset)-使用*freqoffset*生成频率偏移信号。 在需要动态更新发送脉冲的频率的情况下使用该语法。 此语法适用于属性*FrequencyOffsetSource*值集"输入端口". -
Y，prf=波形（_）-还返回当前脉冲重复率*prf*。 若要使用此语法，请将*PRFOutputPort*属性设置为真的，并为属性*OutputFormat*值"脉冲". -
Y，coeff=波形（_）-还返回当前脉冲的匹配*coeff*滤波器的系数。 若要使用此语法，请设置*[Property:CoordicientsOutputPort]*值真的.
如果指定了包含可选输入参数和输出参数的属性，则可以组合可选输入参数和输出参数。 可选输入和输出的列出顺序应与包含它们的属性相同。 例如, Y，prf，coeff=波形（prfidx，freqoffset）.
争论
输入参数
prfidx — 脉冲重复率指数
+
一个正整数
Details
freqoffset — 频率偏移，Hz
+
标量,标量
Details
的频率偏移，设置为标量。 偏移允许您生成具有频率偏移的信号。 在需要动态更新发送脉冲的频率的情况下使用该自变量。
依赖关系
若要使用此参数，请将属性设置为*FrequencyOffsetSource*value "输入端口".
| 数据类型 |
|
输出参数
Y — 脉冲信号
+
列向量
Details
作为列向量返回的输出信号。
| 数据类型 |
|
prf —
脉冲重复
费率+
标量,标量
Details
以Hz为单位的当前脉冲重复率，作为标量返回。
依赖关系
若要使用此参数，请将*PRFOutputPort*属性设置为 真的，并为属性*OutputFormat*值 "脉冲".
| 数据类型 |
|
科夫 — 匹配滤波器的系数
+
向量资料 | 矩阵
Details
匹配滤波器的系数，作为复向量返回 或复数矩阵 .
依赖关系
若要使用此参数，请将属性设置为*[Property:CoordicientsOutputPort]*value 真的.
| 数据类型 |
|
特征
#
NumSamples —
输出信号的采样数
Real number
Details
#
SweepInterval —
频率偏差间隔
String
Details
的频偏区间，设为 "积极" （默认情况下）或 "对称":
-
"积极"-信号的频率将从0以前B，在哪里B-*SweepBandwidth*中偏差带的宽度。 -
"对称"-信号的频率将从-B/2以前B/2.
#
OutputFormat —
输出信号格式
String
Details
的输出信号格式，设置为 "脉冲" （默认情况下）或 "样本":
如果设置此属性的值 "脉冲"，则该块的输出由若干个脉冲组成。 脉冲数是属性NumPulses*的值。
如果设置此属性的值 "样本"，则该块的输出由若干个样本组成。 样本数是[Property:numSamples]*属性的值。
#
FrequencyOffsetSource —
频率偏移设置的来源
String
Details
频率偏移设置的来源，设置为 "财产" （默认情况下）或 "输入端口":
如果值设置为 "财产"，则偏移量由FrequencyOffset*的值决定。
*如果值设置为 "输入端口"，偏移量由*FreqOffset*参数的值确定。
#
DutyCycle —
填充系数
Real number
Details
在范围内指定为标量的无量纲填充因子 [0, 1]. 脉冲宽度是*DutyCycle*属性的值除以*PRF*属性的值。
默认值 — 0.5.
依赖关系
若要使用此属性，请将*DurationSpecification*属性设置为 "占空比".
#
SweepDirection —
频率调制范围的频偏方向
String
Details
线性频率调制信号的频率偏差方向:
-
"向上"（默认）-增加频率。 -
"向下"-频率降低。
#
Envelope —
频率调制信号的包络
String
Details
线性频率调制信号的包络，定义为 "矩形" （默认情况下）或 "高斯".
#
NumPulses —
输出信号脉冲数
Real number
Details
#
SweepBandwidth —
LFM信号的频率偏差
Real number
Details
调频信号的带宽，设置为正标量。 测量单位为Hz。
默认值 — 10e4.
#
PRF —
脉冲重复率
Real number
Details
脉冲重复率（PRF），设置为标量或字符串向量。 测量单位为Hz。 脉冲重复周期(PRI)是脉冲重复率(PRF)的倒数。 PRF值必须满足以下约束: PRF*和PulseWidth*的乘积必须小于或等于一。 该条件要求脉冲宽度小于一个PRI。 对于相位编码信号，脉冲持续时间等于一个码片的持续时间与码片数量的乘积。 RelationSampleRate*k*PRF*必须是整数。 此条件要求一个PRI中的样本数为整数。
可以仅使用*PRF*属性值或结合*prfidx*输入参数的属性值来设置PRF值。
IfPRFOutputPort*具有值 错误，仅使用*PRF*属性设置PRF。 你可以:
**通过将*PRF*属性指定为正实标量值来实现常量PRF。
**通过将*PRF*属性指定为具有正实数元素的向量字符串来实现离散PRF。 每个对象调用都使用此向量的连续元素作为PRF。 一旦对象到达向量的最后一个元素，它就循环地继续向量的第一个元素的过程。
当PRFOutputPort*具有值时 真的 您可以将*PRF*属性与输入参数*prfidx*结合使用来设置PRF的值。 您可以通过将*PRF*属性指定为具有正实数元素的向量字符串来实现可选PRF。 执行对象时，使用输入参数*prfidx*中指定的索引来选择PRF，以索引PRF向量。
在所有情况下，如果将属性设置为*OutputFormat*value，则输出样本的数量是固定的 "样本". 使用可变脉冲重复率(PRF)并设置属性*OutputFormat*值时 "脉冲" 计数的数量可能会有所不同。
默认值 — 10e3.
#
CoefficientsOutputPort —
使能匹配滤波器系数的输出
Logical
Details
通过指定值启用或禁用匹配滤波器的系数的输出 错误 （默认情况下）或 真的. 将此属性设置为 真的 为仿真期间使用的波形启用匹配滤波器系数的输出。
#
PulseWidth —
脉冲持续时间
Real number
Details
的脉冲持续时间，设置为正标量。 值必须满足条件*PulseWidth*<1/PRF。 测量单位为秒。
默认值 — 50e-6.
依赖关系
若要使用此属性，请将*DurationSpecification*属性设置为 "脉冲宽度".
#
SampleRate —
采样率
Real number
Details
信号的采样频率，设为正标量。 采样率与脉冲重复率之比必须是正整数，因此每个脉冲中的采样数必须是整数。 测量单位为Hz。
默认值 — 100e3.
#
PRFOutputPort —
启用PRF输出
Logical
Details
依赖关系
若要使用此属性，请设置*OutputFormat*值 "脉冲".
#
FrequencyOffset —
频率偏移
Real number
Details
例子：
线性频率调制信号的生成
Details
让我们形成一个脉冲持续时间的LFM信号 100 iss，重复频率 5 kHz，序列中的脉冲数 5，中心频率 10 kHz和频率偏差 200 千赫。
初始化参数。
fs = 1e6 # Частота дискретизации, Гц
dur_spec = "Pulse width" # Метод формирования длительности импульсов
pw = 10.e-5 # длительность импульса, с
prf = 5_000 # частота следования импульсов (ЧСИ)
freq_off_type = "Property" # способ задания параметров "Property" — в параметрах СО
freq_off = 10_000 # значение начальной частоты спектра, Гц
out_type = "Pulses" # тип выходного сигнала "Pulses" — по импульсам
num_pulse = 5 # количество импульсов
prf_out = false # выключение выхода ЧСИ
coeff_mf_out = false # выключение выхода коэффициентов СФ
band = 200e3 # ширина спектра ЛЧМ-сигнала
sw_dir = "Up" # направление изменения частоты
SweepInterval = "Positive"; # тип пилы ["Positive","Symmetric"]让我们使用*EngeePhased。LinearFMWaveform*创建探测信号系统对象*linearFM*。
linearFM = EngeePhased.LinearFMWaveform(
SampleRate = fs, # Частота дискретизации, Гц
DurationSpecification = dur_spec, # Метод формирования длительности импульсов
PulseWidth = pw, # длительность импульса
PRF = prf, # частота следования импульса
SweepDirection = sw_dir, # направление изменения частоты
FrequencyOffsetSource = freq_off_type, # источник задания центральной частоты
FrequencyOffset = freq_off, # центральная частота
OutputFormat = out_type, # тип выхода
NumPulses = num_pulse, # количество импульсов
PRFOutputPort = prf_out, # ЧСИ
CoefficientsOutputPort = coeff_mf_out # выключение выхода коэффициентов СФ
);调用*EngeePhased系统对象。LinearFMWaveform*使用*linearFM变量*:
linearFM_sig = linearFM();使用函数 情节 让我们以IQ组件、模块和信号相位的形式构建示波器。
# построение IQ-компонент
t_grid = range(start = 0,step = 1/fs,length = length(linearFM_sig)) * 1e6 # сетка времени, мкс
fig1 = plot(t_grid,real.(linearFM_sig),title = "синфазная составляющая",lab="",ylab="Амплитуда")
fig2 = plot(t_grid,imag.(linearFM_sig),title = "квадратурная составляющая",lab="",xlab = "Время, мкс",ylab="Амплитуда");
plot(fig1,fig2,layout = (2,1))
# построение модуля и фазы сигнала
fig3 = plot(t_grid,abs.(linearFM_sig),title = "Модуль комплексного сигнала",lab="",ylab="Амплитуда");
fig4 = plot(t_grid,angle.(linearFM_sig)*180/pi,title = "Аргумент комплексного сигнала",lab="",xlab = "Время, мкс",ylab="Фаза, град.");
plot(fig3,fig4,layout = (2,1))
信号的主要特征是频谱和频谱图。 让我们使用内置函数 周期图.
# расчет спектра сигнала
spec_LFM,f = EngeePhased.Functions.periodogram(
linearFM_sig, # исходный сигнал
EngeeDSP.Functions.hamming(size(linearFM_sig)...),
8192; # длина частоты дискретизации
out = :data, # тип выхода
fs = fs, # частота дискретизации
spectrumtype = "power" # тип спектра
);使用函数可视化结果 情节.
plot(
f * 1e-3,
EngeePhased.Functions.mag2db.(spec_LFM),
lab="", xlab = "Частота, кГц",
ylab = "Мощность, дБВт",
title = "Спектр сигнала"
)
频谱以中心频率为中心 ，带条纹 . 为了计算频谱图，我们使用内置函数 频谱图.
# расчет спектрограммы
spectgm_lfm,f1,t1 = EngeeDSP.Functions.spectrogram(
real.(linearFM_sig);
nfft = 512, # длина БПФ
window = EngeeDSP.Functions.hamming(64),
noverlap = 60, # перекрытие окна
spectrumtype = "power", # тип спектра — по мощности
freqrange = "onesided", # диапазон спектра — односторонний
out = :data, # тип выхода — массив данных
fs = fs # частота дискретизации
);我们使用函数可视化频谱图计算的结果 热图.
# построение спектрограммы
heatmap(
t1[:]*1e6,f1[:]*1e-3,
abs.(spectgm_lfm),color = :jet,
xlab = "Время, мкс",
ylab = "Частота Доплера, кГц",
ylims = (0,200)
)
算法
Lfm信号的分析记录具有形式:
哪里
-
--脉冲持续时间;
-
-是频率增加的速率，其中 --频率偏差;
-
--振幅;
-
--初始频率。
要生成线性频率调制信号，必须设置以下参数:
*滤波器采样率 ; *脉冲持续时间 ; *脉冲重复率 ; *脉冲数 ; *信号的中心频率 ; *频率偏差 .
