1.​ Вставьте блок Transport Delay, задав задержку соответствующую предполагаемому времени прохождения луча.

2.​ Можно добавить блоки для моделирования фазовых сдвигов или амплитудных изменений (например, умножение на коэффициент).

3.​ Объедините два пути:

1.​ Используйте блок Sum, чтобы сложить оба сигнала. 4.​ Добавьте шум:

1.​ Вставьте блок AWGN Channel или добавьте случайный шум к итоговому сигналу. 5.​ Анализируйте результат:

1.​ Подключите Scope или Spectrum Analyzer для визуализации.

Пример кода/схемы

[Source Signal/Sine Wave] --> [Path 1: Transport Delay] --\

+--> [Sum] → AWGN Channel--> [Scope] [Source Signal/Sine Wave] --> [Path 2: Transport Delay] --/

(один сигнал, к примеру, задержать на 10 периодов)

1.​ В каждом пути можно настроить параметры задержки и коэффициенты амплитуды/фазы.

Дополнительные рекомендации

1.​ Для более точного моделирования можно использовать специальные блоки из

Communications Toolbox:

1.​ Multipath Rayleigh Fading Channel 2.​ Rician Fading Channel

2.​ Можно добавить динамическое изменение параметров каналов для моделирования реальных условий.

​

​

Быстрая и медленная передача сигнала

добиться большей направленности и усиления, а также обеспечивает возможность сканирования луча в определенной плоскости. Вибраторные антенны – это простые и эффективные излучатели, которые можно легко интегрировать в кольцевую решетку.

18. Построение излучателя Вивальди с заданной рабочей частотой, импорт результатов и

построение прямоугольной антенной решетки Sensor Array Analyzer.

https://nksseng.pnzgu.ru/files/nkss_eng.pnzgu.ru/09121.pdf

построение прямоугольной антенной решетки Sensor Array Analyzer.

Моделирование и проектирование РТС

1. Основные характеристики антенн (диаграммы направленности (амплитудная, фазовая, поляризационная), E и Н плоскости, КУ,КНД

Амплитудная диаграмма направленности (ДН) позволяет оценить эффективность антенны, которая характеризуется коэффициентом направленного­ действия (КНД), определить требуемую ориентацию антенны­ на телецентр, а также оценить по уровням боковых лепестков степень помехозащищенности антенны и возможность снижения уровня помехи, принимаемой антенной с данного направления.

Амплитудная ДН по полю – зависимость амплитуды поля от угловых координат и определяется выражением:

Амплитудная ДН – представляет собой пространственную трехмерную поверхность.

Фазовая ДН – представляет собой зависимость фазы поля основной

поляризации от угловых координат в дальней зоне при постоянстве расстояния от

точки наблюдения до начала выбранной системы координат. Форма ФДН

существенно зависит от положения начала отсчета координат.

Антенна имеет фазовый центр, если существует точка, относительно которой ФДН является постоянной функцией (за вычетом возможных скачков фазы на ±1800 при переходе через нуль амплитудной ДН). Эта точка и есть фазовый центр.

Физический фазовый центр – точка, из которой исходят сферические волны. В большинстве случаев антенны не имеют фазового центра.

Рассмотрим остронаправленные антенны. Как правило, важна форма фазовой ДН в пределах главного лепестка. Поэтому вводят понятие частичного фазового центра, который определяют, как центр кривизны поверхности равных фаз в направлении главного лепестка.

Для этого лепестка определяют фазовый центр

Поляризационная ДН представляет собой единичный вектор поляризации, совпадающий по направлению с вектором электрического поля антенны и описывающий зависимость его ориентации от угловых координат времени.

Вид поляризации поля, излучаемого антенной, определяют по форме кривой, которую

описывает конец вектора за период ВЧ колебаний в плоскости перпендикулярной к направлению на точку наблюдения:

1)линейная

2)вращающаяся

а) круговая б) эллиптическая

по часовой стрелке – правая

против часовой стрелки – левая.

– в виде двух взаимно ортогональных составляющих

О – основная поляризация

П – паразитная поляризация (кроссполяризация)

– вещественная функция, характеризующая уровень поля основной поляризации для различных направлений

– характеризует плотность потока мощности основной поляризации, называют поляризационной эффективностью антенны в данном направлении.

Рис.12. Поляризационный элипс

При a=0 и a=1 эллипс вырождается в отрезок прямой.

Помогутка:

В теории антенн понятия Е-плоскости и Н-плоскости используются для описания диаграммы направленности (ДН) в главных сечениях, что позволяет характеризовать излучение в трехмерном пространстве через два плоских графика.

1. Плоскость Е (E-plane)

Это плоскость, в которой лежит вектор напряженности электрического поля Е и направление максимального излучения.

Ориентир: Для большинства антенн плоскость Е совпадает с направлением поляризации антенны.

Пример: Если вы держите полуволновой диполь вертикально, то плоскость Е -это вертикальная плоскость, проходящая через это полотно. В ней диаграмма направленности диполя выглядит как «восьмерка».

2. Плоскость Н (H-plane)

Это плоскость, в которой лежит вектор напряженности магнитного поля Ни направление максимального излучения. Она всегда ортогональна (перпендикулярна) плоскости Е.

Ориентир: В этой плоскости вектор Е всегда перпендикулярен направлению наблюдения.

Пример: Для того же вертикального диполя плоскость Н будет горизонтальной (параллельной земле). В этой плоскости диполь излучает равномерно во все стороны, и его ДН имеет форму круга.

Коэффициентом направленного действия (КНД) в направлении (Ө, φ) называется отношение мощности, поступающей на вход приемника при приеме на данной антенне, к мощности, поступающей на вход приемника при ненаправленной антенне. При этом предполагается, что обе антенны не имеют потерь и согласованы с приемником.

Поскольку КНД определяется диаграммой направленности, то численно он одинаков в режимах передачи и приема:

Dпр(Ө, φ) = D(Ө, φ).

Коэффициент усиления (КУ) приемной антенны имеет то же определение, что и КНД, но при этом предполагается, что в данной антенне имеются реальные потери мощности, а КПД ненаправленной антенны равен единице:

2.КСВ, Rвх и Xвх антенны, S11

Коэффицие́нт стоя́чей волны́(КСВ, от англ. standing wave ratio, SWR) — отношение наибольшего значения амплитуды напряжённости электрического или магнитного поля стоячей

волны в пучностях линии передачи к амплитуде в узлах[2].

КСВ является мерой согласования нагрузки (например, антенны) с линией передачи (фидером). КСВ в линии передачи не зависит от внутреннего сопротивления источника электромагнитной волны (генератора) и (в случае линейной нагрузки) от мощности генератора. Значение КСВ в однородной линии передачи без потерь постоянно по всей длине линии передачи и не зависит от её длины. КСВ влияет на:

●​ КПД системы «линия передачи — нагрузка»; ●​ проводящую способность линии передачи; ●​ режим работы генератора.

(vswr - ксвн - ксв по напряжению)

Входное сопротивление антенны — это комплексная величина, равная отношению комплексных амплитуд (или действующих значений) напряжения и тока на входе антенны:

где RА и XA — активная и реактивная составляющие входного сопротивления соответственно.

Входное сопротивление антенны как параметр относится к антеннам только линейного типа, у которых комплексное напряжение и ток на входе антенны физически определены и могут быть непосредственно измерены. Для антенн апертурного типа понятие входного сопротивления неприемлемо, так как у них нет входных зажимов. В общем случае входное сопротивление антенны

зависит от частоты генератора сложным образом. Кроме того, на него оказывают влияние посторонние проводники и другие тела, расположенные вблизи антенны. Поэтому на практике входное сопротивление антенны определяют на заданных частотах с помощью измерительных приборов.

Подводимая к антенне мощность генератора расходуется на излучение, потери в антенне и окружающих ее телах и среде, а также на создание реактивных полей в ближней зоне, поэтому RA характеризует мощность излучения антенны и мощность тепловых потерь в антенне и в окружающих ее телах и среде:

где RΣ — сопротивление излучения; RП — сопротивление потерь

Чем меньше реактивная составляющая Хвх и чем ближе Rвx к волновому сопротивлению фидера линии, тем лучше антенна согласована. Невыполнение

условия согласования приводит к появлению многократных отражений сигналов в антенном фидере, проявляющихся в виде повторных, сдвинутых по горизонтали изображений на экране телевизора и частичной потере мощности принимаемых сигналов в фидере.

На частотах ниже резонансной реактивная составляющая имеет емкостный, а на частотах выше резонансной — индуктивный характер. Входное сопротивление антенны также зависит от объектов, находящихся вблизи антенны и влияющих на распределение поля в пространстве, что необходимо учитывать при установке антенны.

S11 - коэффициент отражения сигнала на входе устройства, равен отношению мощности отраженного сигнала b1 к мощности падающего a1:

Этот S-параметр называется коэффициентом отражения, это комплексная величина и может быть представлена различными способами для вывода результата. Комплексность величины означает, что она несет в себе информацию не только об отношении амплитуд, но и сдвиге фаз между набегающей и отраженной волнами.

3. Методы численного расчета задач электродинамики обзор (МОМ, FEM, FDTD, MLFM, GO)

Нахуй надо? Для решения уравнений Максвелла на произвольных топологиях, применяется несколько численных подходов дискретизации электродинамической задачи.

Выбор численного метода и схемы дискретизации задачи, лишь в малой степени зависит от ее геометрии, по большей части, решение принимается согласно тому, какую информацию требуется получить об объекте исследования.

Инфа с вики факе (прогнанная через гуглотранслейт):

FEM​

Метод конечных элементов ( МКЭ ) — метод решения, использующий тетраэдры для точного построения сетки объемов произвольной формы, в которых диэлектрические свойства могут различаться между соседними тетраэдрами.

Применяется для моделирования неоднородных диэлектрических тел. Хорошо подходит для не излучающих микроволновых компонентов, таких как экранированные фильтры.

MLFMM

Многоуровневый быстрый многополюсный метод ( MLFMM ) представляет собой альтернативную формулировку технологии, лежащей в основе метода моментов ( MoM ), и применим к гораздо более крупным структурам (по длине волны), чем MoM , что делает возможными полноволновые решения на основе тока для электрически больших структур.

Метод MLFMM можно применять к большим моделям, которые ранее обрабатывались методом MoM , без необходимости изменения сетки.

В методе моментов (MoM) и методе многомерного умножения моментов (MLFMM) сходство заключается в том, что базисные функции моделируют взаимодействие между всеми треугольниками. Метод MLFMM отличается от MoM тем, что он группирует базисные функции и вычисляет взаимодействие между группами базисных функций, а не между отдельными базисными функциями, тем самым уменьшая количество взаимодействий, которые необходимо вычислить. Метод MLFMM никогда фактически не вычисляет матрицу, используемую при вычислении методом моментов , и, как следствие, прямого решения для MLFMM не существует . На этапе решения MLFMM используется итеративное решение с применением быстрого произведения матрицы на вектор .

FDTD

Метод конечных разностей во временной области ( FDTD ) - метод решения задач во временной области с использованием полных волн, при этом преобразования Фурье применяются для преобразования результатов, полученных во временной области, в частотную область.

Популярность этого метода обусловлена его​ относительно простой формулировкой, где электрические и магнитные поля вычисляются на двух смещенных прямолинейных сетках и моделируются во времени. Такой подход позволяет использовать центральную разность для аппроксимации уравнений Максвелла. Он может достигать второго порядка точности при использовании численного дифференцирования первого порядка.