您可以使用相控阵系统工具箱™软件来模拟发射、传播、反射和接收极化电磁场的雷达系统。通过包括这一功能,工具箱可以真实地模拟雷达波与目标和环境的相互作用。
电场和磁场矢量的方向与传播方向正交是自由空间平面波的一个基本性质。电磁波的传播方向是由磁场决定的
在这个方程中,<年代tr在g class="varname vector">E表示电场和<年代tr在g class="varname vector">H表示磁场。的数量,<年代tr在g class="varname vector">年代,表示波的能量通量的大小和方向。麦克斯韦方程,当应用于平面波时,得到的结果是电场和磁场的关系是
向量<年代tr在g class="varname vector">年代的单位向量<年代tr在g class="varname vector">年代方向,表示波传播的方向。的数量,
在对两个方程进行操作后,可以看到电场和磁场与传播方向正交
最后这个结果证明了电场实际上只有两个独立的分量
单位向量和传播方向上的单位向量
形成一个右手标准正交三位一体。之后,这些向量和它们定义的坐标将与特定雷达系统的坐标相关。在雷达系统中,通常使用下标,
对于雷达系统来说,电场和磁场实际上是球面波,而不是平面波。然而,在实际中,这些场通常是在雷达源的远场区或辐射区测量的,近似为平面波。在远处,波被称为
极化适用于纯正弦信号。正弦波平面波最一般的表达式是形式
的数量
通常可以抑制电场的空间依赖性把电场矢量写成
上述偏振平面波的方程表明,二维电场矢量的尖端沿与电场传播方向正交的平面移动。路径的形状取决于分量的大小和相位。例如,如果
这个方程表示一条经过原点的直线,斜率为正。相反,假设
这两种极化情况被命名
当振幅相同时,会发生另一种情况,
通过两边的平方,你可以证明电场矢量的尖端服从圆的方程
虽然这个方程给出了矢量所经过的路径,但它并没有告诉你电场矢量绕圆周运动的方向。它是顺时针旋转还是逆时针旋转?旋转方向取决于的符号
MATLAB<年代up>®年代up>使用IEEE约定来分配名称<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">右撇子或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">左撇子极化向旋转方向的电矢量,而不是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针方向或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">逆时针方向.当使用这个惯例时,左手或右手是由你的左手或右手拇指沿着波的传播方向来决定的。然后,将手指的曲线与空间中给定点的磁场旋转方向对齐。如果旋转跟随左手的曲线,那么这个波就是左手偏振的。如果旋转跟随你右手的曲线,那么波就是右手偏振的。在上述情况下,场是左圆极化(LHCP)。相位差
当条款<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">顺时针方向或<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">逆时针方向它们取决于你如何看待波。如果沿着传播方向看,顺时针方向对应右手偏振,逆时针方向对应左手偏振。如果你看波从哪里来,顺时针对应左手偏振,逆时针对应右手偏振。
左旋圆偏振年代tr在g>
下图显示了线性和圆极化场的外观,因为它们沿着
线偏振和圆偏振年代tr在g>
除了线性和圆形的偏振外,第三种偏振是<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">椭圆偏振.椭圆偏振包括线偏振和圆偏振作为特殊情况。
就像线性或圆极化一样,你可以去掉时间依赖性来获得电场矢量的尖端经过的点的轨迹
在这种情况下,
二维椭圆的大小和形状可以通过三个参数来定义。这些参数是它的两个轴的长度,半长轴,
极化椭圆年代tr在g>
极化可以用复杂信号的形式来理解。偏振波的复表示形式是这样的
定义复数
在哪里
介绍一下是有用的
在哪里
偏振椭圆的总体大小并不重要,因为它会随着波在空间中的传播而变化,特别是通过几何衰减。重要的是椭圆的形状。因此,重要的椭圆参数是其轴尺寸的比值,
在相控阵系统工具箱软件中,您可以使用<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/polratio.html">polratio
函数转换复振幅
P = polratio(fv)
倾斜角度定义为正(逆时针)的旋转角度
在哪里
求出倾斜角度后,即可确定半长半短轴的长度。概念上,您按倾斜角度顺时针旋转椭圆,并测量椭圆的交点长度与
的<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">轴向比率被定义为
总是在值域内
如果你定义<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">辅助角,
然后,<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">椭圆率角由
轴比和椭圆角都是由振幅比和相位差定义的,与场的整体大小无关。
对于椭圆偏振,就像圆偏振一样,你需要另一个参数来完全描述椭圆。该参数必须提供旋转感或电矢量(或磁矢量)尖端及时移动的方向。场向量与矢量夹角的变化率
这个函数<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/polellip.html">polellip
让你从场分量矢量中找到偏振椭圆的参数值
阵线= (Ey;前);[tau,epsilon,ar,rs] = polellip(fv);P = polratio(fv);[tau,epsilon,ar,rs] = polellip(p);
下表总结了几种不同的常见偏振状态以及产生这些状态的振幅、相位和偏振比的值:
极化 | 振幅 | 阶段 | 极化率 |
---|---|---|---|
线性正斜率 | 任何非负的实值 |
φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub> | 任何非负实数 |
线性负斜率 | 任何非负的实值 |
φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>+π | 任何负实数 |
右撇子循环 | E<年代ub>x年代ub>= E<年代ub>y年代ub> | φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>-π/ 2 | -我 |
左旋圆 | E<年代ub>x年代ub>= E<年代ub>y年代ub> | φ<年代ub>y年代ub>=φ<年代ub>x年代ub>+π/ 2 | 我 |
右旋椭圆 | 任何非负的实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>) < 0 | Sin (arg ρ) < 0 |
左撇子椭圆 | 任何非负的实值 |
sin(φ<年代ub>y年代ub>- - - - - -φ<年代ub>x年代ub>) > 0 | Sin (arg ρ) > 0 |
如前所述,可以将极化电场表示为基向量沿的线性组合
在这个方程中,正号表示LHCP场,负号表示RHCP场。这两个特殊的组合可以被赋予一个新的名称。定义一个新的基向量集,称为圆基集
你可以用圆基集而不是线性基集来表示任何偏振场。反过来,你也可以把线偏振基写成圆偏振基
任何一般的椭圆场都可以写成圆基向量的组合
偏振场与波的传播方向正交。因此,电场可以完全由电场矢量在极化平面上的两个复分量来表示。用双分量矢量表示偏振波的公式称为
常见的偏振 | 线性基下的琼斯向量 | 圆基下的琼斯向量 |
---|---|---|
垂直 | [0, 1] |
1 /√(2)* (1,1) |
水平 | (1, 0) |
1 /√(2)* (1,1) |
45°线性 | 1 /√(2)* (1,1) |
1 /√(2)* (1-1i; 1 + 1我) |
135°线性 | 1 /√(2)* (1,1) |
1 /√(2)*(1 + 1我;1-1i) |
正确的循环 | 1 /√(2)*(1;1我) |
[0, 1] |
左循环 | 1 /√(2)*(1;1我) |
(1, 0) |
偏振椭圆是偏振波的瞬时表示。然而,它的参数,倾斜角和椭圆角,往往不能直接测量,特别是在非常高的频率,如光频率。然而,你可以从极化场的可测量强度来确定极化。
可测强度是斯托克斯参数,
对于完全偏振场,可以通过对偏振椭圆方程的时间平均来表示
因此,只有三个独立的斯托克斯参数。
相反,对于部分极化场,斯托克斯参数满足不等式
斯托克斯参数与倾斜角和椭圆角有关,
反过来
在测量斯托克斯参数之后,椭圆的形状完全由前面的方程决定。
二维的Poincaré球体可以帮助你可视化偏振波的状态。球面上或球面内的任何点都代表由四个斯托克斯参数决定的偏振状态,
举个例子,求解RHCP场的Stokes参数,斯托克斯
函数。
S = stokes(fv)
S = 2 0 0 -2
天线将传播的电磁辐射耦合到导线中的电流、波导中的电磁场或孔径场中。这种耦合是发射天线和接收天线共同的现象。对于一些发射天线,电线中的源电流产生电磁波,向各个方向携带能量。有时天线提供一种方法,使传输线上的导电磁波转换为自由空间波,例如馈电盘形天线的波导。对于接收天线,电磁场可以在电线中诱导电流产生信号,然后将信号放大并传递给探测器。
对于发射天线,选择天线的形状来增强投射到给定方向的功率。对于接收天线,您可以选择天线的形状来增强从特定方向接收的功率。通常,许多发射天线或接收天线组成一个
天线可以被分配一个极化。发射天线的偏振是其辐射波在远场中的偏振。接收天线的偏振实际上是来自给定方向的平面波的偏振,从而在天线终端产生最大功率。通过互易定理,所有发射天线都可以作为接收天线,接收天线也可以作为发射天线。
每个天线或阵列都有一个相关的局部笛卡尔坐标系
在这个方程中,量<年代tr在g class="varname vector">F(θ,φ)叫做
最简单的极化天线是偶极子天线,它由一段中间与同轴电缆耦合的电线组成。从数学角度来看,最简单的偶极子是
远场中的电场有这样的形式
下一个例子计算磁场的垂直和水平偏振分量。垂直分量是仰角的函数,是轴对称的。水平分量无处不在。
该工具箱可让您建模短偶极子天线使用<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/phased.shortdipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。年代hortDipoleAntennaElement
系统对象™。
短偶极子极化元件年代tr在g>
计算短偶极子天线沿垂直方向和水平方向产生的电场偏振分量<年代p一个ncl一个年代年代="emphasis">z方向。绘制出从0°到360°的仰角函数。
注意:年代tr在g>此示例仅在R2016b或更高版本中运行。如果您使用的是较早的版本,请将对函数的每次调用替换为等效函数
创建
天线=相控。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“FrequencyRange”年代p一个n>[1, 2] * 1 e9,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“AxisDirection”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“Z”年代p一个n>);
计算天线响应。因为仰角参数是
El = [-90:90];Az = 0 (size(el));Fc = 1.5e9;Resp =天线(fc,[az;el]);Az = 180.0*ones(size(el));Resp1 =天线(fc,[az;el]);
在相同的图中覆盖响应。
图(1)子图(121)极坐标(el*pi/180.0,abs(p. v .'),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地((el + 180) * 180.0π/,abs (resp1.V。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>) STR = sprintf(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“% s \ n % s”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">vs仰角年代p一个n>);标题(str)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>次要情节(122)极地(el *π/ 180.0、abs (resp.H。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地((el + 180) * 180.0π/,abs (resp1.H。”),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“b”年代p一个n>) STR = sprintf(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“% s \ n % s”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">水平极化的年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">vs仰角年代p一个n>);标题(str)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>
如图所示,水平分量消失了。
你可以使用交叉偶极子天线来产生圆极化辐射。交叉偶极子天线由两个相同但正交的短偶极子天线组成,相移90°。交叉偶极子天线的示意图如下图所示。交叉偶极子天线所产生的电场
极化比
该工具箱允许您建模交叉偶极子天线<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/phased.crosseddipoleantennaelement-system-object.html">分阶段。CrossedDipoleAntennaElement
系统对象。
这个例子绘制了交叉偶极子天线在1.5 GHz下产生的场的右和左圆偏振分量。你可以看到圆偏振从0°方位角的纯RHCP到180°方位角的纯LHCP的变化,两者都在0°仰角。
创建
Fc = 1.5e9;天线=相控。CrossedDipoleAntennaElement (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“FrequencyRange”年代p一个n>[1、2]* 1 e9);
从天线响应计算左旋和右旋圆极化分量。
Az = [-180:180];El = 0 (size(az));Resp =天线(fc,[az;el]);cfv = pol2circpol([p. h .'; p. v .']);CLHP = cfv(1,:);CRHP = cfv(2,:);
在0度仰角处画出圆偏振分量。
极地(az *π/ 180.0,abs (clhp))<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>极地(az *π/ 180.0,abs (crhp))标题(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LHCP和RHCP vs方位角”年代p一个n>)传说(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LHCP”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“RHCP”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>
的值,可以从阵列创建极化场
天线系统产生偏振场后,该场辐射到远场区域。当场传播到自由空间时,偏振特性保持不变,直到场与物质相互作用,使场向多个方向散射。在这种情况下,散射波的振幅和偏振可以不同于入射波的偏振。散射波的偏振可能取决于散射波被观测到的方向。偏振变化的确切方式取决于散射物体的性质。描述物体对入射场响应的量称为雷达散射截面矩阵(RSCM),
一般来说,散射截面矩阵取决于入射场和散射场与物体的夹角。当入射场被散射回发射天线时,
为了理解散射波是如何依赖于入射波的偏振的,你需要检查每个入射偏振的所有可能的散射场偏振。因为这么多的数据很难可视化,所以考虑两种情况:
为
为
你可以用倾斜角-椭圆角对来表示入射偏振<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation"> .每一个单位入射偏振矢量可以表示为
而正交偏振矢量为
当你有一个RSCM矩阵时,
在哪里
可以计算共偏振和交叉偏振信号<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/polsignature.html">polsignature
函数。这个函数返回分散功率的绝对值(按其最大值归一化)。下一个例子展示了如何绘制RSCM矩阵的极化签名
对于所有可能的事件极化。椭圆角和倾斜度的取值范围跨越了极化的整个可能范围。
绘制散射矩阵的共偏振和交叉偏振特征图
指定散射矩阵。并指定定义偏振态的椭圆角和方向(倾斜)角的范围。这些角度涵盖了所有可能的入射偏振态。
Rscmat = [1i*2,0.5;0.5,-1i];El = [-45:45];倾斜= [-90:90];
绘制所有入射偏振的共偏振特征图。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“c”年代p一个n>、el、倾斜)
画出所有入射偏振的交叉偏振特征。
polsignature (rscmat<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“x”年代p一个n>、el、倾斜)
当天线的偏振与入射电磁场的偏振相匹配时,用于接收极化电磁波的天线就能获得最大输出功率。否则,有偏振损失:
偏振损耗是由发射场的电场矢量到接收器偏振矢量的投影(或点积)计算出来的。
当两个向量的方向不匹配,而不是它们的大小不匹配时,就会发生损失。
偏振损耗因子描述的是入射功率中具有正确偏振的接收功率的百分比。
利用发射机在接收器位置的球面基,你可以表示入射电场,
你可以表示接收器的偏振矢量,
下图显示了发射机和接收器球面基向量的结构。
偏振损耗定义为:
在0和1之间变化。因为这些向量是在不同的坐标系下定义的,所以它们必须转换为全局坐标系来形成投影。工具箱功能<一个href="//www.tianjin-qmedu.com/help/phased/ref/polloss.html">polloss
计算入射场和偏振天线之间的偏振失配。
为了从接收天线获得最大输出功率,匹配的天线偏振矢量必须是入射场偏振矢量的复共轭。举个例子,如果入射场为RHCP,极化矢量为<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation"> ,最佳接收天线极化为LHCP。需要引入复共轭,因为场偏振是根据其传播方向来描述的,而接收天线的偏振通常是根据朝向天线的传播方向来指定的。复共轭校正接收时相反的偏振感。
例如,如果发射天线发射一个RHCP场,则接收天线的各种极化的偏振损失因子为
接收天线极化 | 接收天线偏振矢量 | 偏振损耗系数 | 偏振损耗系数(dB) |
---|---|---|---|
水平的直线 | eH年代ub> | 1/2 | 3 dB |
垂直线性 | eV年代ub> | 1/2 | 3. |
RHCP | 0 | ∞ | |
LHCP | 1 | 0 |
这个例子建模了一个基于31 × 31(961单元)均匀矩形阵列(URA)的跟踪雷达。雷达被设计用来跟踪移动目标。在每一个时刻,雷达都指向目标的已知方向。雷达的基本要求是被发现的概率,
雷达的定义
设置雷达工作参数。现有的雷达设计满足以下规格。
Pd = 0.9;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%检测概率年代p一个n>Pfa = 1e-6;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">误报概率年代p一个n>Max_range = 1500*1000;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">最大明确范围年代p一个n>Range_res = 50.0;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%距离分辨率年代p一个n>距离门= 5*1000;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">假设所有对象都在这个范围内。年代p一个n>num豆类= 200;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">要积分的脉冲数年代p一个n>Fc = 8e9;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%脉冲中心频率年代p一个n>C = physconst(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“光速”年代p一个n>);Tmax = 2*距离门/c;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">从距离门的对象返回的%时间年代p一个n>
脉冲重复间隔
设置脉冲重复间隔,
PRI = 2*max_range/c;PRF = 1/ pri;
传输信号
设置传输矩形波形使用
Pulse_bw = c/(2*range_res);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">脉冲带宽%年代p一个n>脉冲宽度= 1/脉冲宽度;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">脉冲宽度%年代p一个n>Fs = 2*pulse_bw;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">抽样率年代p一个n>n = ceil(fs/PRF);fs = n*PRF;波形=相控。再保险ct一个ngularWaveform(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“脉冲宽度”年代p一个n>pulse_width,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">脉冲重复频率的年代p一个n>脉冲重复频率,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“SampleRate”年代p一个n>fs);
天线及市建局阵列
该阵列由短偶极子天线单元组成。使用
天线=相控。年代hortDipoleAntennaElement(<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“FrequencyRange”年代p一个n>(5 e9, 10 e9),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“AxisDirection”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“Z”年代p一个n>);
方法定义一个31 × 31的泰勒锥形均匀矩形阵列
numCols = 31;numRows = 31;Lambda = c/fc;D = 0.9* λ /2;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%标称间距年代p一个n>wc = taylorwin(numCols);wr = taylorwin(numRows);Tw = wr*wc';阵列=相控。(精<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“元素”年代p一个n>、天线、<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“大小”年代p一个n>(numCols numRows),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“ElementSpacing”年代p一个n>(d, d),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“锥”年代p一个n>、tw);模式(数组、fc 180:180 90:90,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CoordinateSystem”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极地”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“类型”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“powerdb”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“V”年代p一个n>);
雷达平台运动
接下来,设置雷达平台的位置和运动
radarPlatformAxes = [1 0 0;0 1 0;0 0 1];雷达平台=相控。平台(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InitialPosition”年代p一个n>(0, 0, 0),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“速度”年代p一个n>(0, 0, 0),<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OrientationAxes”年代p一个n>, radarPlatformAxes);
发射器和接收器
在雷达中,信号以电磁波的形式传播。信号由雷达系统中使用的天线辐射和收集。将数组与散热器系统对象关联,
散热器=阶段性。散热器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CombineRadiatedSignals”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“WeightsInputPort”年代p一个n>,真正的);Collector1 =阶段性的。收集器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“波阵面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“平面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“WeightsInputPort”年代p一个n>、假);Collector2 =相控的。收集器(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“传感器”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“波阵面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“平面”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“极化”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“组合”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“WeightsInputPort”年代p一个n>、假);
估计所需的峰值功率
利用雷达方程公式,估计使用所有脉冲实现所需探测信噪比的总发射功率。
信噪比有发射单元增益和阵列增益的贡献。首先计算阵列增益的估计值,然后将阵列增益与发射机增益相加,得到达到预期信噪比的峰值功率。
即使分析需要完整的散射矩阵,雷达方程也使用1.0的近似目标横截面。
将最大范围设置为等于“range egate”的值,因为超出该范围的目标是不感兴趣的。
计算数组增益为10*log10(元素个数)
假设每个元素的增益为20 dB。
Snr_min = albersheim(pd, pfa, num豆类);AG = 10*log10(numCols*numRows);Tgt_rcs = 1;TransmitterGain = 20;tau =波形。脉冲宽度;Ts = 290;dbterm = db2pow(snr_min - 2*TransmitterGain + AG);峰值功率= (4*pi)^3*physconst(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">玻耳兹曼的年代p一个n>) * Ts /τtgt_rcs /λ^ 2 * rangegate ^ 4 * dbterm
Peak_power = 5.1778e+05
发射机=相控。发射机(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PeakPower”年代p一个n>peak_power,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“获得”年代p一个n>TransmitterGain,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“LossFactor”年代p一个n>0,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InUseOutputPort”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“CoherentOnTransmit”年代p一个n>,真正的);
定义目标
我们想要模拟从旋转目标返回的脉冲,使散射截面矩阵从一个脉冲到另一个脉冲发生变化。创建一个旋转目标对象和一个移动目标平台。旋转目标稍后表示为角度相关的散射矩阵。旋转的单位是度/秒。
targetSpeed = 1000;targetVec = [-1;1;0]/sqrt(2);目标=阶段性。RadarTarget (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“EnablePolarization”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“模式”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“单站”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“ScatteringMatrixSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">输入端口的年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“OperatingFrequency”年代p一个n>、fc);targetPlatformAxes = [1 0 0;0 1 0;0 0 1];targetRotRate = 45;目标平台=阶段性。平台(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“InitialPosition”年代p一个n>, (3500.0;0;0),<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“速度”年代p一个n>targetSpeed * targetVec);
其他系统对象
导向矢量由
波束形成器定义为
的自由空间传播器
接收机采用前置放大器模型
信号传播
由于反射信号由阵列接收,使用指向转向方向的波束形成器来获得组合信号。
转向矢量=相控。SteeringVector (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“IncludeElementResponse”年代p一个n>、假);波束形成器=分阶段的。PhaseShiftBeamformer(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SensorArray”年代p一个n>数组,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“OperatingFrequency”年代p一个n>足球俱乐部,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“PropagationSpeed”年代p一个n>c<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“DirectionSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">输入端口的年代p一个n>);通道=阶段性。空闲空间(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SampleRate”年代p一个n>fs,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“TwoWayPropagation”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“OperatingFrequency”年代p一个n>、fc);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">定义一个带有接收器噪声的接收器年代p一个n>放大器=相控。ReceiverPreamp (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“获得”年代p一个n>, 20岁,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“LossFactor”年代p一个n>0,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“NoiseFigure”年代p一个n>, 1<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“ReferenceTemperature”年代p一个n>, 290,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SampleRate”年代p一个n>fs,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“EnableInputPort”年代p一个n>,真的,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>“PhaseNoiseInputPort”年代p一个n>假的,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“SeedSource”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“汽车”年代p一个n>);
对于如此大的PRI和采样率,每个元素会有太多的样本。这将导致有961个通道的收集器出现问题。为了使样本数量可控,设置最大范围为5公里。我们知道目标在这个范围内。
这组坐标轴指定了局部坐标轴相对于全局坐标系的方向。这是目标的方向。
处理循环
预先分配数组以收集要绘制的数据。
sig_max_V = 0 (1, num豆类);sig_max_H = 0 (1, num豆类);tm_V = 0 (1, num豆类);tm_H = 0 (1, num豆类);
在创建了所有System对象之后,循环遍历脉冲的数量以创建反射信号。
Maxsamp = ceil(tmax*fs);Fast_time_grid = (0:(maxsamp-1))/fs;转角= 0.0;<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">为年代p一个n>M = 1:numpulse x =波形();<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%产生脉冲年代p一个n>只捕获门控范围内的样本年代p一个n>X = X (1:maxsamp);[s, tx_status] =发射机(x);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%创建传输脉冲年代p一个n>移动雷达平台和目标平台。年代p一个n>[radarPos,radarVel] =雷达平台(1/PRF);[targetPos,targetVel] = targetplatform(1/PRF);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算已知的目标角度年代p一个n>[targetRng,targetAng] = rangeangle(targetPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>radarPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算雷达角度相对于目标轴。年代p一个n>[radarng,radarAng] = rangeangle(radarPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>targetPos,<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>targetPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算用于跟踪目标的转向矢量。年代p一个n>sv =舵机矢量(fc,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">向目标辐射极化信号年代p一个n>tsig1 =散热器(s,targetAng,radarPlatformAxes,conj(sv));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">计算双向传播损耗(4*pi*R/)^2年代p一个n>tsig2 = channel(tsig1,radarPos,targetPos,radarVel,targetVel);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">创建一个变化的散射矩阵的非常简单的模型年代p一个n>scatteringMatrix = [cosd(rotangle),0.5*sind(rotangle);<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>0.5 *信德(rotangle) cosd (rotangle)];rsig1 = target(tsig2,radarAng,targetPlatformAxes,scatteringMatrix);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%反射偏离目标年代p一个n>收集辐射的垂直分量。年代p一个n>rsig3V = collector1(rsig1,targetAng,radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">收集辐射的水平分量。这年代p一个n>%秒收集器绕x轴旋转年代p一个n>对水平极化敏感年代p一个n>rsig3H = collector2(rsig1,targetAng,rotx(90)*radarPlatformAxes);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">为两组信号添加接收器噪声年代p一个n>rsig4V =放大器(rsig3V,~(tx_status>0));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%接收信号年代p一个n>rsig4H =放大器(rsig3H,~(tx_status>0));<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%接收信号年代p一个n>%波束形成信号年代p一个n>rsigV =波束形成器(rsig4V,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>righ =波束形成器(rsig4H,targetAng);<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">%波束形成年代p一个n>找到每个脉冲的最大回报,并存储在年代p一个n>一个向量。存储脉冲接收时间以及。年代p一个n>[sigmaxV,imaxV] = max(abs(rsigV));[sigmaxH,imaxH] = max(abs(righ));sig_max_V(m) = sigmaxV;sig_max_H(m) = sigmaxH;tm_V(m) = fast_time_grid(imaxV) + (m-1)*PRI;tm_H(m) = fast_time_grid(imaxH) + (m-1)*PRI;<年代p一个n年代tyle="color:#228B22">更新目标平台轴的方向。年代p一个n>targetPlatformAxes =<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">...年代p一个n>rotx (PRI * targetRotRate) * targetPlatformAxes;rotangle = rotangle + PRI*targetRotRate;<年代p一个n年代tyle="color:#0000FF">结束年代p一个n>画出每个脉冲的垂直和水平极化作为。年代p一个n>%时间函数。年代p一个n>情节(tm_V sig_max_V,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“。”年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>情节(tm_H sig_max_H,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“r”。年代p一个n>)举行<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">从年代p一个n>包含(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">的时间(秒)年代p一个n>) ylabel (<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“振幅”年代p一个n>)标题(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直和水平偏振分量”年代p一个n>)传说(<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“垂直”年代p一个n>,<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">“水平”年代p一个n>网格)<年代p一个n年代tyle="color:#A020F0">在年代p一个n>