EngeePhased.WidebandFreeSpace
|
Страница в процессе разработки. |
Широкополосный канал распространения в свободном пространстве.
| Библиотека |
|
| Блок |
Широкополосный канал распространения в свободном пространстве |
Описание
Системный объект EngeePhased.WidebandFreeSpace моделирует распространение широкополосного сигнала из одной точки в другую в свободном пространстве. Объект применяет зависящую от расстояния задержку по времени, регулировку усиления и фазовый сдвиг к входному сигналу. Объект учитывает доплеровский сдвиг, когда источник или место назначения движутся. Свободное пространство — это среда без границ, скорость распространения сигнала в которой не зависит от положения и направления. Сигнал распространяется по прямой линии от источника к месту назначения. Например, вы можете использовать этот объект для моделирования двустороннего распространения сигнала от радара к цели.
Для неполяризованных сигналов системный объект EngeePhased.WidebandFreeSpace позволяет распространять сигналы от одной точки к нескольким точкам или от нескольких точек к одной точке. Распространение от нескольких точек к нескольким точкам не поддерживается.
При распространении сигнала в свободном пространстве можно использовать один объект EngeePhased.WidebandFreeSpace для вычисления задержки двустороннего распространения. В качестве альтернативы можно использовать два отдельных объекта EngeePhased.WidebandFreeSpace для вычисления задержек одностороннего распространения в каждом направлении. Из-за искажений фильтра общая задержка в обоих направлениях при использовании двустороннего распространения может отличаться от задержки при использовании двух объектов EngeePhased.WidebandFreeSpace с односторонним распространением. Более точным будет использование одного объекта EngeePhased.WidebandFreeSpace с двухсторонним распространением, для этого используйте свойство TwoWayPropagation.
Чтобы вычислить распространяемый сигнал в свободном пространстве, выполните следующие действия:
-
Создайте объект EngeePhased.WidebandFreeSpace и установите его свойства.
-
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Чтобы узнать подробнее о том, как работать с системными объектами, см. Системные объекты Engee.
Синтаксис
Создание
-
widebandFreeSpace = EngeePhased.WidebandFreeSpace()— создает широкополосный канал распространения в свободном пространстве со значениями свойств по умолчанию. -
widebandFreeSpace = phased.WidebandFreeSpace(Name=Value)— создает широкополосный канал распространения в свободном пространстве с заданными свойствами в виде парыName=Value, гдеName— имя свойства, аValue— соответствующее значение. Можно указать несколько пар «имя-значение», порядок пар не имеет значения. Неуказанные свойства сохраняют свои значения по умолчанию.
Использование
-
propSig = widebandFreeSpace(sig,sigOrig,sigDest,origVel,destVel)— возвращает результирующий сигнал propSig после распространения широкополосного сигнала sig по каналу свободного пространства от положения sigOrig до положения sigDest. В аргументах sigOrig и sigDest можно указать более одной точки, однако не допускается, чтобы более одной точки было указано одновременно в обоих аргументах.
Аргументы
Входные аргументы
sig —
широкополосный сигнал
матрица | кортеж
Details
Широкополосный сигнал, заданный как:
-
Широкополосный неполяризованный сигнал, заданный как комплексная матрица на . Каждый столбец содержит сигнал, распространяющийся по одному из каналов свободного пространства.
-
Широкополосный поляризованный сигнал, заданный в виде кортежа из комплексных элементов. Каждый элемент содержит компоненту электромагнитного поля (
sig.X,sig.Y,sig.Z) в виде вектора-столбца на , представляющих поляризованный сигнал, распространяющийся по одному из каналов свободного пространства.
— количество отсчетов сигнала, а — количество каналов свободного пространства. Каждый канал соответствует паре источник-приемник.
Размер первого измерения входной матрицы может изменяться для имитации изменения длины сигнала. Изменение размера может происходить, например, в случае импульсного сигнала с переменной частотой повторения импульсов.
Для поляризованных полей каждый элемент кортежа содержит три комплексных вектор-столбца размером на : sig.X, sig.Y и sig.Z. Эти векторы представляют собой декартовы компоненты поляризованного сигнала в координатах , и .
Размер первого измерения векторов внутри кортежа может изменяться для имитации изменяющейся длины сигнала, например, в случае импульсного сигнала с переменной частотой повторения импульсов.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
sigOrig —
положение источника сигнала
вещественный вектор-столбец 3 на 1 | вещественная матрица 3 на N
Details
Положение источника сигнала, заданное как вектор-столбца на или матрицы размером на , где — количество каналов свободного пространства. Если sigOrig — вектор-столбец, он имеет вид [x;y;z]. Если sigOrig — матрица, каждый столбец задает положение источника сигнала и имеет вид [x;y;z].
Единицы измерения положения — метры.
Нельзя одновременно указывать sigOrig и sigDest как матрицы. По крайней мере один из них должен быть вектором-столбцом на .
| Типы данных |
|
sigDest —
положение приемника сигнала
вещественный вектор-столбец 3 на 1 | вещественная матрица 3 на N
Details
Положение приемника сигнала, заданное как вектор-столбца на или матрицы размером на , где — количество каналов свободного пространства. Если sigDest — вектор-столбец, он имеет вид [x;y;z]. Если sigDest — матрица, каждый столбец задает положение приемника сигнала и имеет вид [x;y;z].
Единицы измерения положения — метры.
Нельзя одновременно указывать sigOrig и sigDest как матрицы. По крайней мере один из них должен быть вектором-столбцом на .
| Типы данных |
|
origVel —
скорость источника сигнала
вещественный вектор-столбец 3 на 1 | вещественная матрица 3 на N
Details
Скорость источника сигнала, заданная как вектор-столбца на или матрицы размером на , где — количество каналов свободного пространства. Если origVel — вектор-столбец, он имеет вид [Vx;Vy;Vz]. Если origVel — матрица, каждый столбец задает скорость источника сигнала и имеет вид [Vx;Vy;Vz].
Единицы измерения скорости — м/с.
| Типы данных |
|
destVel —
скорость приемника сигнала
вещественный вектор-столбец 3 на 1 | вещественная матрица 3 на N
Details
Скорость приемника сигнала, заданная как вектор-столбца на или матрицы размером на , где — количество каналов свободного пространства. Если destVel — вектор-столбец, он имеет вид [Vx;Vy;Vz]. Если destVel — матрица, каждый столбец задает скорость приемника сигнала и имеет вид [Vx;Vy;Vz].
Единицы измерения скорости — м/с.
| Типы данных |
|
Выходные аргументы
propSig —
распространяемый широкополосный сигнал
матрица | кортеж
Details
Распространяемый широкополосный сигнал, возвращаемый как:
-
Если sig комплексная матрица на , propSig представляет собой широкополосный неполяризованный сигнал того же размера, также с комплексными значениями. Каждый столбец содержит сигнал, распространяющийся по одному из каналов в свободном пространстве.
-
Если sig кортеж из комплексных элементов, propSig представляет собой широкополосный поляризованный сигнал, возвращаемый в виде кортежа из комплексных элементов. Каждый элемент содержит компоненту электромагнитного поля (
sig.X,sig.Y,sig.Z) в виде вектора-столбца на , представляющих поляризованный сигнал, распространяющийся по одному из каналов свободного пространства.
Выходной аргумент propSig содержит отсчеты сигнала, распространяющегося от места назначения в течение текущего временного интервала. Если распространение сигнала от источника до места назначения занимает больше времени, чем текущий временной интервал, выходной аргумент может не содержать весь вклад от входного сигнала. Следующий вызов объекта вернет еще часть распространяемого сигнала.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
Свойства
#
MaximumDistance —
максимальное расстояние распространения в одном направлении
Вещественное число
Details
Максимальное расстояние в метрах между передатчиком и приемником сигнала, заданное как положительный вещественный скаляр.
Объект игнорирует любой сигнал, распространяющийся на расстояние, превышающее максимальное расстояние распространения в одном направлении. Максимальное расстояние должно быть больше или равно наибольшему расстоянию между точками.
Значение по умолчанию — 10000.0.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства MaximumDistanceSource значение Property.
#
PropagationSpeed —
скорость распространения сигнала
Вещественное число
Details
Скорость распространения в м/с, заданная как положительный скаляр.
По умолчанию используется значение скорости света 299792458.
#
OperatingFrequency —
рабочая частота
Вещественное число
Details
Рабочая частота, заданная как положительный скаляр.
Единицы измерения — Гц.
Значение по умолчанию — 3e8.
#
SampleRate —
частота дискретизации
Вещественное число
Details
Частота дискретизации сигнала, заданная как положительный скаляр.
Отношение частоты дискретизации к частоте повторения импульсов (PRF) должно быть целым положительным числом.
Единица измерения — Гц.
Значение по умолчанию — 1.0e6.
#
TwoWayPropagation —
включение двустороннего распространения
Логический тип
Details
Включение двустороннего распространения, заданное как false (по умолчанию) или true.
Установите для этого свойства значение true, чтобы выполнить двустороннее распространение между передатчиком и приемником сигнала. В ином случае системный объект выполняет одностороннее распространение от передатчика к приемнику сигнала.
#
NumSubbands —
число поддиапазонов
Вещественное число
Details
Число обрабатываемых поддиапазонов, заданное как целое положительное число.
Значение по умолчанию — 64.
#
MaximumDistanceSource —
источник максимального расстояния распространения в одну сторону
Строка
Details
Максимальное количество отсчетов входного сигнала, заданное положительным целым числом. Входной сигнал является первым аргументом вызова объекта. Размер входного сигнала равен количеству строк во входной матрице. Объект обрезает любой входной сигнал, превышающий это число. Для полной обработки сигналов убедитесь, что значение этого свойства больше любой максимальной длины входного сигнала.
Объекты системы, генерирующие сигналы, определяют максимальный размер сигнала:
Для любого сигнала, если вы установите свойство OutputFormat формы сигнала в значение "Samples", максимальная длина сигнала будет равна значению, указанному в свойстве NumSamples.
Для импульсных сигналов, если вы установите OutputFormat в значение "Pulses", длина сигнала будет равна произведению наименьшей частоты повторения импульсов, количества импульсов и частоты дискретизации.
Для непрерывных сигналов, если вы установите OutputFormat в значение "Sweeps", длина сигнала будет равна произведению времени развертки, количества разверток и частоты дискретизации.
#
MaximumNumInputSamples —
максимальное количество отсчетов входного сигнала
Вещественное число
Details
Максимальное количество отсчетов входного сигнала, заданное как положительное целое число. Входной сигнал является первым аргументом вызова объекта. Размер входного сигнала равен количеству строк во входной матрице. Объект обрезает любой входной сигнал, превышающий это число. Для полной обработки сигналов убедитесь, что значение этого свойства больше любой максимальной длины входного сигнала.
Системные объекты, генерирующие сигналы, определяют максимальный размер сигнала:
-
Для любого сигнала, если вы установите свойство OutputFormat в значение
"Samples", максимальная длина сигнала будет равна значению, указанному в свойстве NumSamples. -
Для импульсных сигналов, если вы установите OutputFormat в значение
"Pulses", длина сигнала будет равна произведению наименьшей частоты повторения импульсов, количества импульсов и частоты дискретизации. -
Для непрерывных сигналов, если вы установите OutputFormat в значение
"Sweeps", длина сигнала будет равна произведению времени девиации, количества девиаций и частоты дискретизации.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства MaximumNumInputSamplesSource значение "Property".
#
MaximumNumInputSamplesSource —
источник максимального количества отсчетов сигнала
Строка
Details
Источник максимального количества отсчетов входного сигнала, заданный как "Auto" (по умолчанию) или "Property".
-
Если установить для этого свойства значение
"Auto", модель распространения автоматически выделит достаточно памяти для буферизации входного сигнала. -
Если установить для этого свойства значение
"Property", нужно указать максимальное количество отсчетов во входном сигнале, используя свойство MaximumNumInputSamples. Любой входной сигнал, длина которого превышает это значение, будет усечен.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства MaximumDistanceSource значение "Property".
Дополнительно
Задержка распространения, доплеровский сдвиг и потери в свободном пространстве
Details
Когда источник и приемник сигнала стационарны друг относительно друга, можно записать выходной сигнал канала в свободном пространстве как , где — задержка сигнала, а — потери при распространении в свободном пространстве. Задержка сигнала вычисляется как , где — расстояние распространения, а — скорость распространения. Потери в канале в свободном пространстве определяются выражением
где — длина волны сигнала.
Эта формула предполагает, что цель находится в дальней зоне передающего элемента или массива. В ближней зоне формула потерь в канале распространения в свободном пространстве недействительна и может привести к значениям потерь меньше единицы, что эквивалентно усилению сигнала. По этой причине для значений потери устанавливаются равными единице.
Если источник и приемник перемещаются относительно друг друга, учитывается доплеровский сдвиг частоты. Сдвиг частоты составляет для одностороннего распространения и для двустороннего распространения. Величина — это относительная скорость приемника относительно источника.
Обработка поддиапазонов частот
Details
Обработка поддиапазонов разделяет широкополосный сигнал на несколько поддиапазонов и применяет узкополосную обработку к сигналу в каждом поддиапазоне. Сигналы всех поддиапазонов суммируются для формирования выходного сигнала.
При использовании широкополосных системных объектов или блоков нужно указать количество поддиапазонов , на которые следует разложить широкополосный сигнал. Центральные частоты и ширина поддиапазонов автоматически вычисляются из общей полосы пропускания и количества поддиапазонов. Общая полоса частот центрируется на несущей или рабочей частоте . Общая полоса пропускания определяется частотой дискретизации . Ширина частотных поддиапазонов равна . Центральные частоты поддиапазонов определяются как:
Некоторые системные объекты позволяют получить центральные частоты поддиапазонов в качестве выходных данных при запуске объекта. Возвращаемые частоты поддиапазонов упорядочены в соответствии с порядком дискретного преобразования Фурье. Сначала отображаются частоты выше несущей, затем частоты ниже несущей.