主要内容

传感器阵列分析仪

分析光束模式和线性的性能特征,平面,三维,任意的传感器阵列

描述

传感器阵列分析仪应用程序使您能够构建和分析常见的传感器阵列配置。这些配置从一维到三维的阵列天线,声纳传感器,和麦克风,可以包含子串。指定数组和传感器参数后,应用程序显示等基本性能特征阵列指向性和数组维度。然后,您可以创建各种指向性图和图片。

数组类型

您可以使用这款应用来展示这些阵列的指向性:

二维数组

  • 均匀线性阵列(ULA)”

  • 均匀的矩形阵列(URA所言)

  • 均匀圆阵列(UCA)

  • 统一的六角形阵列(UHA)

  • 圆形平面阵列

  • 同心数组

三维数组

  • 球面阵列

  • 圆柱阵列

  • 任意数组

子串

您可以使用此应用程序来创建和分析数组包含子串:

  • 沿着空间网格复制数组。

  • 一个更大的数组分割成子队列。

元素类型

这些元素可用来填充数组:

无极天线

  • 心脏线天线

  • 余弦天线

  • 定制天线

  • 高斯天线

  • 各向同性天线

  • Sinc天线

极化天线

  • 交叉偶极子天线

  • 定制天线

  • NR天线

  • 短偶极子天线

麦克风

  • 心形话筒

  • 定制的麦克风

  • 全向麦克风

声纳传感器

  • 各向同性水听器

  • 各向同性投影仪

绘图选项

传感器阵列分析仪应用程序可以创建这些类型的情节:

  • 阵列几何

  • 二维数组模式

  • 三维数组模式

  • 光栅叶

打开传感器阵列分析仪的应用

  • MATLAB®将来发布:应用程序选项卡,在信号处理和通信,点击应用程序图标。

  • MATLAB命令提示:输入sensorArrayAnalyzer

例子

全部展开

这个例子分析10-element均匀线性阵列声纳应用程序(ULA)”。数组包含各向同性水听器。设计的阵列10 KHz信号。

一个均匀线性阵列传感器元素等距的沿着一条直线。

分析仪选项卡,数组将来发布的部分,选择齿龈。在元素将来发布的部分,选择水听器

选择的参数选项卡并设置的元素数量10。设置元素间距0.5波长。

设计的阵列10 KHz信号通过设置信号频率(赫兹)10000年。然后点击应用按钮。你可以改变很多菜单项和应用更改。出现在这个标签的参数取决于你选择数组和元素。

当你选择一个声纳元素时,程序自动设置信号传播速度在水中1500年。你可以设置信号传播速度通过设置任何值传播速度(米/秒)

选择阵列几何选项卡并使用复选框来显示元素法线(显示法线),元素指标(显示指数)和元素蜡烛(显示小蜡烛)。

显示10-element均匀线性阵列声纳应用程序(ULA)”

在最右边的数组的特点面板中,您可以查看阵列指向性,半功率波束宽度(HPBW) first-null束(FNBW)和旁瓣级(SLL)。

显示一个方向性的情节,去情节部分的分析仪选项卡。选择方位模式2 d模式菜单。方位方向性模式现在显示在中心面板的应用选择方位模式选项卡,并设置协调矩形

方位模式显示了主瓣10 dBi的方向性

你可以看到主瓣阵列指向性函数(也称为主要梁)在0°和另一个主瓣±180°。两个主要的叶出现的圆柱对称齿龈数组。

光束扫描器的作品先后指向数组的主瓣在不同的方向。在操舵选项卡,设置方位角度(度)30.高度角(度)0。这引导主瓣在方位和0°海拔30°。方位模式显示了两个主要的叶,一个像预期的那样在30度,另一个在150度。两个主要的叶出现,因为数组的圆柱对称。

齿龈的一个缺点是它的大叶。阵列指向性的检查显示每个主瓣两侧叶接近,每个只有13分贝。一个强大的旁瓣抑制阵列检测弱信号的能力在附近的存在更大的信号。通过使用数组逐渐减少,可以降低旁瓣。

使用锥形锥作为一个选项来指定数组泰勒窗口,旁瓣衰减设置为30.dB和nbar设置为4。单击应用按钮。

方位模式显示了泰勒窗口减少所有侧叶-30分贝,但以牺牲主瓣展宽。

这个例子中情节的方位响应研制齿龈划分为两个这种双元素。

分析仪选项卡,数组将来发布的部分,选择齿龈。创建一个使用默认参数齿龈(设置为4的元素数量和元素间距设置为0.5米)。

显示第4单元均匀线性阵列(ULA)”

选择分区按钮分析仪。设计1 GHz的阵列信号通过设置信号频率(赫兹)1 e9。然后点击应用按钮。你可以改变很多菜单项和应用更改。出现在这个标签的参数取决于你选择数组和元素。

显示第4单元均匀线性阵列(齿龈)划分为两个这种2-element

子数组选择菜单项应该阅读[1 (1、2)0 (1、2);0 (1、2)1 (1、2)

选择2 d模式分析仪选项卡并选择方位模式可视化的二维极坐标中的方位模式。

二维方位方向性的模式4×4齿龈。

分区数组包含多个子数组,每个数组元素可以分配给一个或更多的子串。创建分区后数组,然后您可以重新指定元素不同的子串。例如,创建一个4×4均匀矩形数组包含16个元素(URA所言)。选择分区标签转换的分成一个4×4分区的数组,用不同的颜色表示。分区控制的子数组选择矩阵。

[1 (1,8)0 (1,8);0 (1,8)1 (8))
默认的子数组选择矩阵分配子数组每个元素。在这个矩阵的列数等于数组元素的数量。每一行对应一个子数组。这个2-by-16矩阵分配元素1 - 8子数组1和元素9 -16子数组2。

re-partition数组,您可以编辑子数组选择矩阵。选择定义子数组选项卡来重新排列元素属于子阵。

几何的2×4 URA所言。

选择子数组定义选项卡打开子数组编辑器。

打开子数组选择编辑器

您可以:

  • 选择铅笔图标旁边Subarray1编辑子数组1中的元素和权重。

  • 选择铅笔图标旁边Subarray2编辑子数组2中的元素和权重。

  • 选择顶部的绿色十字图标创建一个空的子数组。

选择子数组2显示元素指标属于子数组2

编辑元素指标

删除元素9和它的重量。选择绿十字添加一个新的子阵列,子阵列3。然后添加元素9的新的子数组。

子序列之间移动元素。

新子阵列及其添加元素出现在黄色的。

这个例子展示了如何构建一个6-by-6均匀矩形数组(URA所言)用于检测和定位一个100 MHz的信号。

分析仪选项卡,数组将来发布的部分,选择URA所言。在元素将来发布的部分,选择各向同性

设计100 MHz的阵列信号通过设置信号的频率100年e6行和列元素间距(0.5 - 0.5)波长。

选择的参数选项卡并设置大小(6,6)

锥形下拉选择行和列。集行锥列锥形到一个泰勒窗口使用默认锥度参数。单击应用按钮以应用更改。你可以改变很多菜单项和应用更改。出现在这个标签的参数取决于你选择数组和元素。

数组的形状是这个图所示。

显示数组6-by-6均匀的矩形阵列的几何

接下来,通过选择显示一个三维数组模式三维模式情节部分的分析仪选项卡。

显示3 d方向性图16.03 dBi的方向性

一个重大的性能测量阵列方向性。您可以使用应用程序检查逐渐减少对阵列指向性的影响。没有逐渐减少,阵列方向性,这为17.16分贝。随着逐渐减少,阵列指向性dBi降低到16.03。

这个例子显示了一个4×4的栅瓣图均匀矩形数组(URA所言)用于检测和定位一个300 MHz的信号。

分析仪选项卡,数组将来发布的部分,选择URA所言。在元素将来发布的部分,选择各向同性。设置大小(4,4)。在操舵选项卡,设置方位角度(度)20.高度角(度)0

设计300 MHz的阵列信号通过设置信号的频率3 e8行和列元素间距[0.7,0.7]波长。通过设置行和列元素间距[0.7,0.7]波长,您创建一个空间采样,数组。然后点击应用按钮。

选择栅瓣图情节部分情节光栅叶。

这图显示了栅瓣图产生beamform数组时向角(20,0)。指定的主要叶小black-filled圆。指定的多个光栅叶空的黑色小圆。更大的黑色圆称为物理区域,为u2+ v2≤1。主瓣总是在于物理区域。光栅叶有时可以在物理区域之外。任何物理地区的栅瓣导致了模棱两可的方向入射波。绿色区域显示在主瓣可以指出没有任何光栅叶出现在物理区域。如果设置了主瓣指向绿色区域外,栅瓣可以进入物理区域。

一个4×4的栅瓣图在uv空间均匀的矩形阵列300 MHz信号引导在20度方位和0度仰角

下一个图显示当指向的方向是绿色以外的地区。在操舵选项卡,设置方位角度(度)35高度角(度)0。在这种情况下,一个栅瓣进入物理区域。

栅瓣图在uv空间为一个300 MHz的信号引导35度方位和0度仰角

  1. 分析仪选项卡,数组将来发布的部分,选择URA所言。在元素将来发布的部分,选择交叉偶极子。选择RHCP作为极化并设置旋转角度30°。

  2. 设计100 MHz的阵列信号通过设置信号的频率100年e6行和列元素间距(0.5 - 0.5)波长。

  3. 选择的参数选项卡并设置大小(6,6)

  4. 锥形下拉选择行和列。集行锥列锥形到一个泰勒窗口使用默认锥度参数。单击应用按钮以应用更改。

    3 d指向性图案,一个6-by-6包含crossed-dipole天线元素操作在100 MHz。

这个例子展示了如何构建一个三角形三个各向同性天线元素的数组。

您可以指定数组的任意位置的传感器。选择任意的数组下拉。选择各向同性元素菜单。输入的元素的位置元素的位置字段。三个元素的位置0.5 (0,0,0,0,0,0,0.5,0.866)。所有元素有相同的正常方向,指向0°20°方位和仰角和设置正常元素正常(度)类型[0 0 0;20 20 20)并单击应用按钮。选择阵列几何情节部分。

三角形的数组与各向同性三元素的阵列几何

显示三维阵列指向性,选择三维模式情节选项卡。

  • 您可以使用取向对话框来改变数组的取向。

  • 显示数组复选框切换,显示的数组。

  • 显示本地坐标复选框的显示切换,当地坐标系统。

  • 显示Colorbar复选框切换和colorbar显示磁场强度。

三维阵列指向性的三角模式与三个各向同性元素数组一个300 MHz的信号没有转向显示6.66 dBi的方向性

这个例子说明了具有任意几何形状由MATLAB指定的数组变量设置在命令行。在适当的输入变量sensorArrayAnalyzer字段。

在MATLAB命令行,位置创建一个元素数组,pos正常,一个元素数组,全国抵抗运动,一个锥度值数组,tpr

pos =(0.5 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.5, 0.866)的全国抵抗运动= [0 0 0;20个20 20);tpr = (1 1 1);

在适当的输入这些变量sensorArrayAnalyzer字段后,点击应用按钮。显示三维阵列指向性,点击三维模式情节选项卡。

三维阵列指向性图案300 MHz的任意阵列几何信号没有方向盘,显示6.66 dBi的方向性

在使用相同的参数均匀的矩形阵列(URA所言)例子并单击应用按钮。在元素将来发布的部分,选择自定义天线部分。

对于一个定制天线元素,指定大小和相位模式。因为模式通常需要大型矩阵,最好是使用命令行指定大小和相位模式。这里指定的大小模式沿着±方向性x相互重合,方位和仰角的函数。阶段的模式都是零。此外,您可以指定一个模式的φ和θ角通过设置模式坐标系统参数phi-theta

azpat = cosd ([0:360])。^ 2 + 1;elpat = cosd ([90:90]”) + 1;杂志= elpat * azpat;magdb = 10 * log10 (mag);

显示三维阵列指向性,选择三维模式情节选项卡。

3 d 6-by-6均匀的矩形阵列的指向性模式定制天线元素一个300 MHz的信号没有方向盘,显示了16.12 dBi的方向性

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版本历史

介绍了R2014b