Time Delay Beamformer

Формирователь луча с временной задержкой.

time delay beamformer

Описание

Блок Time Delay Beamformer выполняет формирование луча с задержкой и суммированием. Сигналы плоских волн, поступающие на элементы массива, выравниваются по времени, а затем суммируются. Выравнивание по времени достигается путем преобразования сигналов в частотную область и применения линейных фазовых сдвигов, соответствующих временной задержке. Затем отдельные сигналы складываются и преобразуются обратно во временную область.

Порты

Вход

X — входной сигнал
комплексная матрица M на N

Входной сигнал, заданный в виде матрицы на , где — количество отсчетов сигнала, а — количество антенных элементов решетки.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Поддержка комплексных чисел: Да

Ang — направления формирования выходного сигнала
вещественный вектор 2 на 1

Направления излучения сигналов, заданные в виде вещественной матрицы 2 на 1 в виде [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Угол азимута должен лежать в диапазоне от −180° до 180° включительно. Угол возвышения должен лежать в диапазоне от −90° до 90° включительно. Углы задаются относительно локальной системы координат массива.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Source of beamforming direction значение Input port.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Выход

Y — выходной сигнал, сформированный луч
комплексный вектор M на 1

Выходной сигнал, возвращенный в виде комплексного вектора на 1, где — количество отсчетов сигнала.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Поддержка комплексных чисел: Да

W — весовые коэффициенты формирования луча
комплексный вектор N на 1

Весовые коэффициенты формирования луча, возвращаемые в виде комплексного вектора на 1, где — количество антенных элементов решетки.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable weights output.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Поддержка комплексных чисел: Да

Параметры

Main

Signal propagation speed (m/s) — скорость распространения сигнала, м/c
3e8 (по умолчанию) | положительный скаляр

Скорость распространения сигнала в виде вещественного положительного скаляра. По умолчанию используется значение скорости света: 3e8 м/c.

Единицы измерения — метры в секунду.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Inherit sample rate — наследование частоты дискретизации от вышестоящих блоков
включено (по умолчанию) | выключено

Выберите этот параметр, чтобы унаследовать частоту дискретизации от вышестоящих блоков. В противном случае укажите частоту дискретизации с помощью параметра Sample rate (Hz).

Типы данных: Bool

Sample rate (Hz) — частота дискретизации сигнала
1e6 (по умолчанию) | положительный скаляр

Частота дискретизации сигнала, заданная в виде положительного скаляра. Единицы измерения — Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, уберите флажок Inherit sample rate.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Source of beamforming direction — источник направления формирования луча
Property (по умолчанию) | Input port

Источник направления формирования луча, задается как Property или Input port.

Property — направление задается с помощью параметра Beamforming direction (deg).
Input port — направление определяется входом в порт Ang.

Beamforming direction (deg) — направления формирования луча
[0; 0] (по умолчанию) | вещественная матрица 2 на 1

Направления формирования луча, заданные в виде вещественной матрицы 2 на 1, где каждый столбец имеет вид [AzimuthAngle;ElevationAngle]. Единицы измерения угла — градусы. Азимутальный угол должен лежать в диапазоне от −180° до 180°. Угол возвышения должен лежать в диапазоне от −90° до 90°. Углы задаются относительно локальной системы координат массива.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Source of beamforming direction значение Property.

Enable weights output — вывод весов формирователя луча
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок, чтобы получить весовые коэффициенты формирователя луча из выходного порта W.

Sensor Array

Specify sensor array as — метод задания массива
Array (no subarrays) (по умолчанию)

Метод задания массива, доступные значения:

Array (no subarrays)

Element

Тип элемента антенной решетки.

Доступные значения:

Isotropic Antenna
Cardioid Antenna
Cosine Antenna
Custom Antenna
Gaussian Antenna
Sinc Antenna
Omni Microphone
Custom Microphone

Operating frequency range (Hz) — диапазон рабочих частот элемента антенной решетки
[0,1e20] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на 2

Диапазон рабочих частот элемента антенной решетки в виде вектора-строки 1 на 2 в виде [LowerBound,UpperBound]. Элемент не имеет отклика вне этого частотного диапазона. Единицы измерения частоты – Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna, Cosine Antenna или Omni Microphone.

Baffle the back of the element — учет излучения через задний луч диаграммы направленности в заднюю полусферу элемента Isotropic Antenna element или Omni Microphone
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флаг, чтобы исключить излучение в заднюю полусферу. Отклик от задней полусферы на всех углах азимута за пределами интервала ±90° от широкой стороны устанавливаются на ноль. Широкоугольное направление определяется как угол азимута 0° и угол места 0°.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna или Omni Microphone.

Null axis direction — направление оси вдоль нулевого излучения.
-x (по умолчанию) | +x | +y | -y | +z | -z

Направление оси вдоль нулевого излучения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Cardioid Antenna.

Exponent of cosine pattern — показатель степени экспоненты при задании формы косинусной диаграммы направленности
[1.5, 1.5] (по умолчанию) | неотрицательный скаляр | вещественная матрица неотрицательных значений 1 на 2

Показатель степени экспоненты косинусной модели в виде неотрицательного скаляра или вещественной матрицы 1 на 2 из неотрицательных значений. Если Exponent of cosine pattern — вектор 1 на 2, то первый элемент — это показатель степени экспоненты в направлении азимута, а второй — в направлении угла места. При скалярном значении этого параметра косинусы в азимутальном и высотном направлениях возводятся в одну степень.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Cosine Antenna.

Operating frequency vector (Hz) — массив рабочих частот элемента антенной решетки
[0,1e20] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Массив рабочих частот элемента антенной решетки в виде вектора-строки 1 на возрастающих действительных значений. Элемент не имеет отклика за пределами диапазона частот, заданного минимальным и максимальным элементами этого вектора. Единицы измерения частоты — Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna или Custom Microphone. Для установки откликов на этих частотах используйте параметр Frequency responses (dB).

Frequency responses (dB) — частотные отклики элемента антенной решетки
[0,0] (по умолчанию)| вещественный вектор-строка

Частотная характеристика пользовательских элементов антенной решетк определяется за счет параметра Operating frequency vector (Hz). Размеры вектора Frequency responses (dB) должны совпадать с размерами вектора, заданного параметром Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna или Custom Microphone.

Input Pattern Coordinate System — выбор системы координат диаграммы направленности пользовательской антенны
az-el (по умолчанию) | phi-theta

Выбор системы координат диаграммы направленности пользовательской антенны, указывается az-el или phi-theta. При выборе az-el для задания координат точек диаграммы направленности используются параметры Azimuth angles (deg) и Elevations angles (deg). При указании параметра phi-theta для задания координат точек детали используются параметры Phi angle (deg) и Theta angles (deg).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Azimuth angles (deg) — углы азимута диаграммы направленности излучения антенны
[−180:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Значения углов азимута, по которым будет рассчитываться диаграмма направленности антенны в виде вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Значения углов азимута должны лежать в диапазоне от −180° до 180° включительно и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna, а для параметра Input Pattern Coordinate System — az-el.

Elevation angles (deg) — значения углов места диаграммы направленности антенны
[−90:90] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Значения углов места, при которых необходимо рассчитать диаграмму направленности излучения в виде вектора 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Углы возвышения должны лежать в диапазоне от −90° до 90° включительно и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Phi Angles (deg) — значения углов Phi диаграммы направленности антенны
[0:360] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на P

Угловые координаты Phi точек, в которых задается диаграмма направленности излучения антенны. Задаются в виде вещественного вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Значения углов Phi должны лежать в диапазоне от 0° до 360° и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna, а для параметра Input Pattern Coordinate System — phi-theta.

Theta Angles (deg) — значения углов Theta диаграммы направленности излучения антенны
[0:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на Q

Угловые координаты Theta точек, в которых задается диаграмма направленности излучения антенны. Задаются в виде вещественного вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Значения углов Theta должны лежать в диапазоне от 0° до 180° и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Magnitude pattern (dB) — величина диаграммы направленности антенны
zeros(181,361) (по умолчанию) | вещественная матрица Q на P | вещественный массив Q на P на L

Величина диаграммы направленности антенны, заданная в виде матрицы на или массива на на .

Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение az-el, то равняется длине вектора, определенного параметром Elevation angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Azimuth angles (deg).
Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение phi-theta, то равняется длине вектора, определенного параметром Theta Angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Phi Angles (deg).

Величина равна значению параметра Operating frequency vector (Hz).

Если значение этого параметра представляет собой матрицу на , то для всех частот, указанных в параметре Operating frequency vector (Hz), применяется одна и та же схема.
Если значение представляет собой массив на на , каждый элемент на массива задает шаблон для соответствующей частоты, указанной в параметре Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Phase pattern (deg) — фаза диаграммы излучения пользовательской антенны
zeros(181,361) (по умолчанию) | вещественная матрица Q на P | вещественный массив Q на P на L

Фазовая диаграмма направленности излучения комбинированной антенны, заданная в виде матрицы на или массива на на .

Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение az-el, то равняется длине вектора, определенного параметром Elevation angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Azimuth angles (deg).
Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение phi-theta, то равняется длине вектора, определенного параметром Theta Angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Phi Angles (deg).

Величина равна значению параметра Operating frequency vector (Hz).

Если значение этого параметра представляет собой матрицу на , то для всех частот, указанных в параметре Operating frequency vector (Hz), применяется одна и та же схема.
Если значение представляет собой массив на на , каждый элемент на массива задает шаблон для соответствующей частоты, указанной в параметре Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Align element normal with array normal — выровнять нормаль элемента антенной решетки относительно нормали решетки
включено (по умолчанию) | выключено

Если значение параметра включено то диаграмма направленности элемента антенны поворачивается для выравнивания по нормали массива. Если выключено, то рисунок элемента не поворачивается.

Если антенна используется в антенной решетке и параметр Input Pattern Coordinate System имеет значение az-el, установка этого флажка поворачивает диаграмму направленности так, чтобы ось x системы координат элемента указывала вдоль нормали массива. При отсутствии выбора используется шаблон элемента без вращения.

Если антенна используется в антенной решетке и параметр Input Pattern Coordinate System имеет значение phi-theta, установка этого флажка поворачивает диаграмму направленности так, чтобы ось z системы координат элемента указывала вдоль нормали массива.

Используйте этот параметр вместе с параметром Array Normal массивов URA и UCA.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Radiation pattern beamwidth (deg) — ширина луча диаграммы направленности антенны
[10, 10] (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор-строка 1 на 2

Ширина луча диаграммы направленности антенны в градусах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Gaussian Antenna.

Polar pattern frequencies (Hz) — значения частот для полярной диаграммы направленности микрофона
1e3 (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор-строка 1 на L

Значения частот для полярной диаграммы направленности задается в виде вещественного скаляра или вещественного вектора-строки 1 на . Частоты лежат в диапазоне частот, заданном параметром Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Polar pattern angles (deg) — значения углов для полярной диаграммы направленности микрофона
[−180:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на P

Значения углов для полярной диаграммы направленности микрофона задаются в виде вектора . Углы измеряются от центральной оси микрофона и должны находиться в диапазоне от −180° до 180° включительно.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Polar pattern (dB) — полярная диаграмма направленности микрофона
zeros(1,361) (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на L

Задайте величину полярной диаграммы направленности пользовательского микрофонного элемента в виде вещественного вектора-строки 1 на , где — количество частот, указанных в параметре Polar pattern frequencies (Hz). Строка представляет собой величину полярной диаграммы направленности, измеренную на соответствующей частоте, указанной в Polar pattern frequencies (Hz). Диаграмма направленности измеряется в азимутальной плоскости. В азимутальной плоскости угол места равен 0°, а центральная ось составляет 0° по азимуту и 0° по возвышению. Полярная диаграмма направленности симметрична вокруг центральной оси. На основе полярной диаграммы можно построить диаграмму направленности микрофона в трехмерном пространстве.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Array

Geometry — геометрия массива
ULA (по умолчанию) | URA | UCA | Conformal Array

Геометрия массива, заданная как:

ULA — равномерный линейный массив.
URA — равномерный прямоугольный массив.
UCA — равномерный круговой массив.
Conformal Array — произвольное расположение элементов.

Number of elements — количество элементов массива
2 для массивов ULA и 5 для массивов UCA (по умолчанию) | целое число, большее или равное 2

Количество элементов массива для массивов ULA или UCA, заданное в виде целого числа, большего или равного 2.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA или UCA.

Array size — размеры массива URA
[2 2] (по умолчанию) | целое положительное число | вектор целых положительных чисел 1 на 2

Размеры массива URA, заданные в виде целого положительного числа или вектора целых положительных чисел 1 на 2.

Если размер массива — вектор 1 на 2, то вектор имеет вид [NumberOfArrayRows,NumberOfArrayColumns].
Если размер массива — целое число, то массив имеет одинаковое количество строк и столбцов.

Для URA элементы массива индексируются сверху вниз по крайнему левому столбцу, а затем переходят к следующим столбцам слева направо. На рисунке показан массив, для которого параметр Array size имеет значение [3 2], то есть имеет три строки и два столбца.

mvdr beamformer 1

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA.

Element spacing (m) — расстояние между элементами массива
0.5 для массивов ULA и [0.5 0.5] для массивов URA (по умолчанию) | положительный скаляр для массивов ULA или URA | вектор целых положительных чисел 1 на 2 для массивов URA

Расстояние между соседними элементами массива:

ULA — указать расстояние между двумя соседними элементами массива в виде положительного скаляра.
URA — задается расстояние в виде положительного скаляра или вектора положительных значений 1 на 2. Если Element spacing (m) — скаляр, то расстояния между строками и столбцами равны. Если Element spacing (m) — вектор, то вектор имеет вид [SpacingBetweenArrayRows,SpacingBetweenArrayColumns].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA или URA.

Array axis — направление линейной оси ULA
y (по умолчанию) | x | z

Направление линейной оси ULA, заданное как y, x или z. Все элементы массива ULA равномерно распределены вдоль этой оси в локальной системе координат массива.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA.
Этот параметр также используется, если блок поддерживает только ULA-массивы.

Element lattice — решетка положений элементов URA
Rectangular (по умолчанию) | Triangular

Решетка позиций элементов URA, заданная как прямоугольная или треугольная.

Rectangular — выравнивает все элементы по строкам и столбцам.
Triangular — смещает элементы четного ряда прямоугольной решетки в сторону положительного направления оси ряда. Смещение составляет половину расстояния между элементами по размеру ряда.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA.

Array normal — направление нормали массива
x для массивов URA или z для массивов UСA (по умолчанию) | y

Направление нормали массива, заданное в виде x, y или z.

Элементы плоских массивов лежат в плоскости, ортогональной выбранному направлению нормали массива. Направления угловых координат элементов направлены вдоль направления нормали массива.

x — элементы массива лежат в yz-плоскости. Векторы угловых координат всех элементов направлены вдоль оси x.
y — элементы массива лежат в zx-плоскости. Векторы угловых координат всех элементов направлены вдоль оси y.
z — элементы массива лежат в xy-плоскости. Векторы угловых координат всех элементов направлены вдоль оси z.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA или UCA.

Radius of UCA (m) — радиус массива UCA
0.5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Радиус массива UCA, положительный скаляр.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение UCA.

Element positions (m) — позиции элементов конформного массива
[0, 0, 0] (по умолчанию) | вещественная матрица 3 на N

Позиции элементов конформного массива, заданные в виде матрицы вещественных значений 3 на , где — количество элементов в конформном массиве. Каждый столбец этой матрицы представляет собой позицию [x;y;z] элемента массива в локальной системе координат массива. Начало локальной системы координат — (0,0,0). Единицы измерения — метры.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array.

Element normals (deg) — направление векторов нормалей элементов конформного массива
[0, 0] | вектор-столбец 2 на 1 | матрица 2 на N

Направление векторов нормалей элементов конформного массива, заданное в виде вектора-столбца 2 на 1 или матрицы 2 на . означает количество элементов в массиве. Для матрицы каждый столбец задает направление нормали соответствующего элемента в виде [azimuth,elevation] относительно локальной системы координат. В локальной системе координат положительная ось x совпадает с направлением нормали к конформному массиву. Если значение параметра представляет собой вектор-столбец 2 на 1, то для всех элементов массива используется одно и то же направление наведения.

Параметры Element positions (m) и Element normals (deg) можно использовать для представления любого расположения, при котором пары элементов отличаются друг от друга определенными преобразованиями. Эти преобразования могут включать в себя перевод, поворот по азимуту и поворот по высоте. Однако нельзя использовать преобразования, требующие поворота относительно направления нормали.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array.

Taper — изменение диаграммы направленности элементов антенной решетки
1 (по умолчанию) | комплексный скаляр | комплексный вектор

Изменение диаграммы направленности элементов антенной решетки задается в виде комплексного скаляра или комплексного вектора 1 на , где — количество элементов антенной решетки.

Коэффициенты, меняющие диаграмму направленности, называемые также весами элементов, умножают отклики элементов антенной решетки. Коэффициенты изменяют как амплитуду, так и фазу отклика для уменьшения боковых лепестков или направления главной оси отклика.

Если значение параметра Taper является скаляром, то к каждому элементу применяется один и тот же вес. Если Taper — вектор, то к соответствующему элементу антенной решетки применяется вес из вектора. Количество весов должно соответствовать количеству элементов антенной решетки.