EngeePhased.PhaseCodedWaveform

相位码调制信号发生器。

库::`[医]工程师` 座:: 相位编码波形

资料描述

要生成相位码调制(FCM)信号，请执行以下步骤:

创建*EngeePhased对象。PhaseCodedWaveform*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。PhaseCodedWaveform（） -创建系统对象 波形 具有默认属性的FCM的信号发生器。
波形=EngeePhased。PhaseCodedWaveform（名称=值） -创建系统对象 波形 一对形式的具有指定属性的FCM信号发生器 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FCM返回脉冲计数。
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和输出参数的属性，则可以组合它们。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

脉冲重复率指数(PRF)，设定为正整数。索引标识*PRF*属性中的条目。在必须动态选择传输脉冲的情况下使用此参数。在这种情况下，PRF*属性包含预定义的PRF选择选项列表。在仿真期间，基于输入数据*prfidx，选择其中一个Prf作为下一传输的PRF。

依赖关系

若要使用此参数，请将*PRFOutputPort*属性设置为 真的.

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	`漂浮64`</无翻译>

输出参数

Y — 脉冲信号

+ 列向量

Details

作为复数列向量返回的输出信号。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::是

prf — 脉冲重复率，Hz

+ 标量,标量

Details

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	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::是

科夫 — 匹配滤波器的系数

+ 向量资料

Details

作为复向量返回的匹配滤波器的系数，在哪里 -最大的非零脉冲宽度。

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	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::是

特征

# Code — 相位代码的类型
String

Details

指定用于相位调制的相位代码的类型。可接受的值:

"弗兰克" （默认情况下）;
"P1";
"P2";
"Px";
"扎多夫-朱";
"P3";
"P4";
"巴克".

# 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。

# NumSamples — 输出信号的采样数
Real number

Details

输出信号的采样数，设为正整数。

默认值 — 100.

依赖关系

若要使用此属性，请设置*OutputFormat*值 "样本".

# 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。

# NumPulses — 输出信号脉冲数
Real number

Details

输出信号的脉冲数，设为正整数。

默认值 — 1.

依赖关系

若要使用此属性，请设置*OutputFormat*值 "脉冲".

# 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*与脉冲持续时间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矢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.

# SequenceIndex — Zadov-Chu序列的索引
Integer

Details

代码中使用的序列索引 "扎多夫-朱"，设为正整数。 SequenceIndex*属性的值必须与NumChips*属性的值相互简单。

依赖关系

若要使用此属性，请设置*Code*值 "扎多夫-朱".

# ChipWidth — 每个芯片的持续时间
Real number

Details

FCM信号中每个码片的持续时间，设置为正标量。对于给定信号，脉冲持续时间等于码片持续时间与码片数量的乘积。

此属性的值必须满足以下约束:

ChipWidth*小于或等于(1/(NumChipsPRF*))—所有码片的总持续时间不能超过脉冲持续时间。

SampleRate*ChipWidth*是整数-芯片中的样本数必须是整数。

测量单位为秒。

# 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。

# SampleRate — 采样率
Real number

Details

信号的采样频率，设置为正标量。此属性的值必须满足以下约束:

*SampleRate/*PRF*是仅包含整数的标量或向量-每个脉冲的样本数必须是整数。

SampleRate*ChipWidth*是整数-芯片中的样本数必须是整数。

测量单位为Hz。

默认值 — 1e6.

# NumChips — 代码长度
Real number

Details

FCM信号中每个脉冲的码片数，设为正整数。此属性的值必须小于或等于(1/(NumChips*PRF))—所有码片的总持续时间不能超过脉冲重复间隔。

默认值 — 4.

该表显示了不同类型代码的芯片数量的额外限制。

[属性:代码]

NumChips

"弗兰克", "P1", "Px"

素数的平方

"P2"

素数的平方的偶数

"巴克"

2, 3, 4, 5, 7, 11 或 13

# PRFOutputPort — 启用PRF输出
Logical

Details

如果设置此属性的值 真的. 您可以将索引参数传递给对象，以便从属性值*PRF*的向量中选择预定义值。如果设置此属性的值 错误 （默认情况下），对象将使用*PRF*属性来定义模拟中使用的PRF序列。

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

的频率偏移，设置为标量。测量单位为Hz。

默认值 — 0.

依赖关系

若要使用此属性，请设置*FrequencyOffsetSource*值 "财产".

方法

所有系统对象通用

步！:：运行系统对象运算算法 释放！:：允许更改系统对象属性的值 重置！::重置系统对象的内部状态

信号发生器的系统对象专用

带宽:：信号的带宽 getmatched过滤器:从信号获得的匹配滤波器系数 情节:：绘制脉冲信号

例子：

FCM信号的形成

Details

我们将生成一个长度为Barker代码的FCM信号 13，芯片的持续时间 20 mks，脉冲重复率 20 kHz和中心频率 50 千赫。

初始化参数。

fs = 1e6 # Частота дискретизации, Гц
type_code = "Barker" # тип кода ["Frank","Barker","Zadoff-Chu"]
ch_w = 2.0e-5 # длительность чипа
n_chip = 13 # количество чипов в импульсе
prf = 2000 # частота следования импульсов (ЧСИ)

freq_off_type = "Property" # способ задания параметров "Property" — в параметрах СО
freq_off = 50_000 # значение начальной частоты спектра, Гц
out_type = "Pulses" # тип выходного сигнала "Pulses" — по импульсам
num_pulse = 1; # количество импульсов

让我们使用*EngeePhased。PhaseCodedWaveform*创建探测信号系统对象*PCM_Waveform*。

PCM_Waveform = EngeePhased.PhaseCodedWaveform(
    SampleRate = fs, # частота дискретизации
    Code = type_code, # тип кода
    ChipWidth = ch_w, # длительность чипа
    NumChips = n_chip, # количество чипов
    PRF = prf, # частота следования чипа
    FrequencyOffsetSource = freq_off_type,
    FrequencyOffset = freq_off,
    OutputFormat = out_type,
    NumPulses = num_pulse,
);

调用*EngeePhased系统对象。PhaseCodedWaveform*使用*pcm_signal*变量。

pcm_signal = PCM_Waveform();

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(pcm_signal)) * 1e6 # сетка времени, мкс
fig1 = plot(t_grid,real.(pcm_signal),title = "синфазная составляющая",lab="",ylab="Амплитуда")
fig2 = plot(t_grid,imag.(pcm_signal),title = "квадратурная составляющая",lab="",xlab = "Время, мкс",ylab="Амплитуда");

图(图1,图2,布局=(2,1))

object phased phase coded waveform 2 cn

# построение модуля и фазы сигнала
fig3 = plot(t_grid,abs.(pcm_signal),title = "Модуль комплексного сигнала",lab="",ylab="Амплитуда");
fig4 = plot(t_grid,angle.(pcm_signal)*180/pi,title = "Аргумент комплексного сигнала",lab="",xlab = "Время, мкс",ylab="Фаза, град.");

plot(fig3,fig4,layout = (2,1))

object phased phase coded waveform 3 cn

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_PCM,f = EngeePhased.Functions.periodogram(
    pcm_signal, # исходный сигнал
    EngeeDSP.Functions.hamming(size(pcm_signal)...),
    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_PCM),
    lab="", xlab = "Частота, кГц",
    ylab = "Мощность, дБВт",
    title = "Спектр сигнала"
)

object phased phase coded waveform 4 cn

为了计算频谱图，我们使用内置函数 频谱图.

# расчет спектрограммы
spectgm_pcm,f1,t1 = EngeeDSP.Functions.spectrogram(
    pcm_signal;
    nfft = 1024, # длина БПФ
    window = 128,
    noverlap = 120, # перекрытие окна
    spectrumtype = "power",  # тип спектра — по мощности
    freqrange = "twosided", # диапазон спектра — двусторонний
    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[:]*1e3,
    f1[:]*1e-3,
    abs.(spectgm_pcm),color = :jet,
    xlab = "Время, мс",
    ylab = "Частота Доплера, кГц",
    ylims = (0,200)
)

object phased phase coded waveform 5 cn

此外

在双芯片Barker代码中，您可以使用 [1 −1] 或 [1 1] 作为振幅的序列。在此系统对象中实现 [1 −1].

在四芯片Barker代码中，您可以使用 [1 1 −1 1] 或 [1 1 1 −1] 作为振幅的序列。在此系统对象中实现 [1 1 −1 1].

在任务代码中，您可以使用顺时针或逆时针的相位序列。此系统对象实现逆时针序列，例如, π⋅f(k)⋅[属性:SequenceIndex]/[属性:NumChips] 而不是 -π⋅f(k)⋅[属性:SequenceIndex]/[属性:NumChips]. 在这些条款中 k -芯片的索引，以及 f(k) -的功能 k.

有关详细信息，请参阅[1]。

算法

FKM无线电脉冲可以写成

哪里

--一个基本秘密（芯片）的持续时间;
--取值的代码序列的元素（例如，巴克代码或M序列） ±1;
--代码的长度。

要从FCM生成信号，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 ; *信号的初始频率 ; *信号的最终频率 ; *频率偏差 .

object phased phase coded waveform 1 cn

文学作品

Levanon，N.和E.Mozeson。 _Radar信号。_霍博肯,NJ:约翰*威利&儿子,2004.

实例

基于被动雷达的目标定位