phased.ConformalArray

コンフォーマル アレイ

説明

phased.ConformalArray System object™ は、コンフォーマル アレイを構築します。コンフォーマル アレイでは、任意の位置に素子を配置して、任意の方向へ向けることができます。

phased.ConformalArray を作成して使用するには、次のようにします。

1. phased.ConformalArray オブジェクトを作成して、そのプロパティを設定します。

2. 関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。

System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。

作成

構文

array = phased.ConformalArray

array = phased.ConformalArray(Name=Value)

array = phased.ConformalArray(POS,NV,Name=Value)

説明

array = phased.ConformalArray は、コンフォーマル アレイ System object である array を作成します。既定では、アレイは 1 つの phased.IsotropicAntennaElement で構成されます。

array = phased.ConformalArray(Name=Value) は、指定された各プロパティの Name を指定された Value に設定したオブジェクト array を作成します。追加の名前と値のペアの引数は、任意の順序で、(Name1=Value1,...,NameN=ValueN) のように指定できます。

array = phased.ConformalArray(POS,NV,Name=Value) は、ElementPosition プロパティを POS に、ElementNormal プロパティを NV に、その他の指定されたプロパティの Name を指定された Value に設定して、コンフォーマル アレイ オブジェクト array を作成します。POS と NV は、ElementPosition プロパティと ElementNormal プロパティを指定することと等価な値のみの引数です。値のみの引数を指定する場合は、先行するすべての値のみの引数を指定します。Name と Value の引数は任意の順序で指定できます。

プロパティ

特に指定がない限り、プロパティは "調整不可能" です。つまり、オブジェクトを呼び出した後にプロパティ値を変更することはできません。オブジェクトは呼び出し時にロックされ、関数 release でロック解除されます。

プロパティが "調整可能" な場合は、いつでも値を変更できます。

プロパティ値の変更の詳細については、System object を使用した MATLAB でのシステム設計を参照してください。

Element — アレイ センサー素子

既定の素子プロパティをもつ等方性アンテナ素子の System object (既定値) | アンテナ素子、マイク素子、トランスデューサ素子の System object

アレイ センサー素子。Phased Array System Toolbox™ のアンテナ素子、マイク素子、またはトランスデューサ素子、あるいは Antenna Toolbox™ のアンテナの System object として指定します。

ElementPosition — 素子の位置

[0; 0; 0] (既定値) | 3 行 N 列の実数値の行列

コンフォーマル アレイ内の素子の位置。3 行 N 列の行列として指定します。ここで、N はコンフォーマル アレイ内の素子の数を示します。ElementPosition の各列は、アレイのローカル座標系における単一の素子の位置を [x; y; z] (メートル単位) の形式で表します。ローカル座標系の原点は任意の点にあります。このプロパティの既定値は、ローカル座標系の原点にある単一の素子を表します。

例: [5; -10; 7]

データ型: double

ElementNormal — 素子の法線方向

[0;0] (既定値) | 2 行 N 列の実数値の行列 | 2 行 1 列の実数値の列ベクトル

コンフォーマル アレイ内の素子の法線方向。2 行 N 列の行列、または 2 行 1 列の列ベクトルとして指定します。角度の単位は度です。変数 N は、アレイ内の素子の数を示します。ElementNormal の値が行列の場合、各列は対応する素子の法線方向を、ローカル座標系における [azimuth;elevation] の形式で指定します。ローカル座標系では、正の x 軸をコンフォーマル アレイの法線方向に揃えます。ElementNormal の値が 2 行 1 列の列ベクトルである場合、その値はアレイ内のすべての素子に対して同じ指向方向を指定します。

ElementPosition プロパティと ElementNormal プロパティを使用すると、特定の変換によって素子のペアの位置関係が異なるような、あらゆる配置を表現できます。変換では、平行移動、方位角の回転、仰角の回転を組み合わせることができます。ただし、法線を中心に回転する必要がある変換は使用できません。

例: [-10;6,-10;14]

データ型: double

Taper — 素子のテーパーまたは重み付け

1 (既定値) | 複素数値のスカラー | 1 行 N 列の複素数値の行ベクトル | N 行 1 列の複素数値の列ベクトル

素子のテーパーまたは重み付け。複素数値のスカラー、1 行 N 列の行ベクトル、または N 行 1 列の列ベクトルとして指定します。重みは、センサー アレイ内の各素子に適用されます。N は、ElementPosition プロパティのサイズによって決まるアレイ内の素子の数です。Taper パラメーターがスカラーである場合、同じテーパー値がすべての素子に適用されます。Taper の値がベクトルである場合、各テーパー値は対応する素子に適用されます。

例: [0,2,2,0]

データ型: double

使用法

構文

RESP = array(FREQ,ANG)

説明

RESP = array(FREQ,ANG) は、FREQ で指定された動作周波数および ANG で指定された方向におけるアレイ素子の応答 RESP を返します。

入力引数

FREQ — アレイの動作周波数

正の値から成る長さ L の実数値の行ベクトル

アレイの動作周波数。正の値から成る長さ L の実数値の行ベクトルとして指定します。典型的な値は、素子のプロパティで指定される範囲内に収まります。そのプロパティは、アレイ内の素子タイプに応じて FrequencyRange または FrequencyVector という名前になります。その範囲外の周波数では、素子の応答がゼロになります。単位は Hz です。

データ型: double

ANG — 応答方向

2 行 M 列の実数値の行列 | 長さ M の実数値の行ベクトル

ANG は、2 行 M 列の行列、または長さ M の行ベクトルです。

ANG が 2 行 M 列の行列である場合、行列の各列は [azimuth; elevation] の形式で方向を指定します。方位角は -180° ～ 180° の範囲 (両端を含む) でなければなりません。仰角は -90° ～ 90° の範囲 (両端を含む) でなければなりません。

ANG が長さ M の行ベクトルである場合、各要素は方向の方位角を指定します。この場合、対応する仰角は 0° と仮定されます。

単位は度です。

例: [-30;3]

データ型: double

出力引数

RESP — アレイ電圧応答

N×M×L の複素数値の配列 | struct

アレイ電圧応答。N×M×L の複素数値の配列として返されます。出力は、アレイが偏波をサポートしているかどうかによって異なります。

• アレイが偏波をサポートできない場合、電圧応答 RESP の次元は N×M×L となります。N はアレイ内の素子の数です。次元 M は、ANG で指定された角度の数です。L は、FREQ で指定された周波数の数です。任意の素子について、RESP の各列には、ANG で指定された対応する方向に対するアレイ素子の応答が含まれます。RESP の L 個の各ページには、FREQ で指定された対応する周波数に対するアレイ素子の応答が含まれます。

• アレイが偏波をサポートできる場合、電圧応答 RESP は、RESP.H と RESP.V の 2 つのフィールドを含む MATLAB^® struct です。フィールド RESP.H はアレイの水平偏波応答を表し、RESP.V はアレイの垂直偏波応答を表します。各フィールドの次元は N×M×L です。N はアレイ内の素子の数であり、M は ANG で指定された角度の数です。L は FREQ で指定された周波数の数です。RESP の各列には、ANG で指定された対応する方向に対するアレイ素子の応答が含まれます。RESP の L 個の各ページには、FREQ で指定された対応する周波数に対するアレイ素子の応答が含まれます。

オブジェクト関数

オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステム リソースを解放するには、以下の構文を使用します。

release(obj)

phased.ConformalArray に固有

beamwidth	Compute and display beamwidth of an array
collectPlaneWave	Simulate received plane waves
directivity	Directivity of conformal array
getElementNormal	Normal vector to array elements
getElementPosition	Positions of array elements
getNumElements	Number of elements in array
getTaper	Array element tapers
isPolarizationCapable	Polarization capability
pattern	Plot conformal array pattern
patternAzimuth	Plot conformal array directivity or pattern versus azimuth
patternElevation	Plot conformal array directivity or pattern versus elevation
perturbations	Perturbations defined on array
perturbedArray	Apply perturbations to phased array
perturbedPattern	Display pattern of perturbed array
viewArray	View array geometry

全 System object 共通

step	System object のアルゴリズムの実行
release	リソースを解放し、System object のプロパティ値と入力特性の変更を可能にします。
reset	System object の内部状態のリセット

例

8 素子等間隔円形アレイのパワー パターンのプロット

ConformalArray System object™ を使用して、等方性アンテナ素子から成る 8 素子等間隔円形アレイ (UCA) を構築します。仰角 0 度での正規化された方位角パワー パターンをプロットします。動作周波数が 1 GHz、電波伝搬速度が光速であると仮定します。

N = 8;
azang = (0:N-1)*360/N-180;
sCA = phased.ConformalArray(...
    ElementPosition=[cosd(azang);sind(azang);zeros(1,N)], ...
    ElementNormal=[azang;zeros(1,N)]);
fc = 1e9;
c = physconst("LightSpeed");
pattern(sCA,fc,[-180:180],0, ...
    PropagationSpeed=c,Type="powerdb",...
    CoordinateSystem="polar")

31 素子等間隔円形ソナー アレイのパターンのプロット

ConformalArray System object™ を使用して、31 素子音響等間隔円形ソナー アレイ (UCA) を構築します。アレイの直径が 1 メートルであると仮定します。ElevationAngles パラメーターを使用して、表示を +/-40° (0.1° 刻み) に制限します。動作周波数が 4 kHz であると仮定します。海水中の音速の典型的な値は 1500.0 m/s です。

アレイの構築

N = 31;
theta = (0:N-1)*360/N-180;
Radius = 0.5;
sMic = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(...
    FrequencyRange=[0,10000],BackBaffled=true);
sArray = phased.ConformalArray(Element=sMic, ...
    ElementPosition=Radius*[zeros(1,N);cosd(theta);sind(theta)], ...
    ElementNormal=[ones(1,N);zeros(1,N)]);

振幅パターンのプロット

fc = 4000;
c = 1500.0;
pattern(sArray,fc,0,[-40:0.1:40], ...
    PropagationSpeed=c, ...
    CoordinateSystem="polar", ...
    Type="efield")

指向性パターンのプロット

pattern(sArray,fc,0,[-40:0.1:40], ...
    PropagationSpeed=c, ...
    CoordinateSystem="polar", ...
    Type="directivity")

8 素子等間隔円形アレイの応答

ConformalArray System object™ を使用して、等方性アンテナ素子から成る 8 素子等間隔円形アレイ (UCA) を構築します。アレイの半径は 1 メートルです。動作周波数が 1 GHz、電波伝搬速度が光速であると仮定します。

N = 8;
azang = (0:N-1)*360/N-180;
sCA = phased.ConformalArray(...
    ElementPosition=[cosd(azang);sind(azang);zeros(1,N)], ...
    ElementNormal=[azang;zeros(1,N)]);

方位角 35°、仰角 5° での素子応答を求めます。

fc = 1e9;
ang = [30;5];
resp = sCA(fc,ang)

resp = 8×1

     1
     1
     1
     1
     1
     1
     1
     1

参照

[1] Josefsson, L. and P. Persson. Conformal Array Antenna Theory and Design. Piscataway, NJ: IEEE Press, 2006.

[2] Van Trees, H. Optimum Array Processing. New York: Wiley-Interscience, 2002.

拡張機能

C/C++ コード生成

MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

使用上の注意および制限:

• pattern、patternAzimuth、patternElevation、plotResponse、および viewArray の各メソッドはサポートされていません。

• MATLAB コード生成における System object (MATLAB Coder)を参照してください。

バージョン履歴

R2011a で導入

参考

phased.ReplicatedSubarray | phased.PartitionedArray | phased.CosineAntennaElement | phased.CustomAntennaElement | phased.IsotropicAntennaElement | phased.ULA | phased.URA | uv2azel | phased.UCA | phitheta2azel | sidelobelevel

トピック

• フェーズド アレイ ギャラリー