Phased Array System Toolbox

Progettazione e simulazione di sistemi di beamforming e di array di sensori

Phased Array System Toolbox™ fornisce algoritmi e app per la progettazione e la simulazione di sistemi di beamforming e di array di sensori per applicazioni di comunicazione wireless, radar, sonar, acustiche e di diagnostica per immagini. È possibile modellare e analizzare il comportamento di array attivi e passivi, inclusi subarray e geometrie arbitrarie. I segnali simulati possono essere trasmessi e ricevuti da questi array per la progettazione di algoritmi di beamforming e di elaborazione del segnale.

Per i sistemi di comunicazione 5G e LTE cellulari, SATCOM e WLAN, è possibile progettare antenne multibeam e orientabili elettronicamente. Il toolbox include algoritmi per simulare architetture di beamforming ibrido e interamente digitale per sistemi massive MIMO e a onde millimetriche. È possibile simulare ambienti fading per multipath per testare le prestazioni degli array di antenne di beamforming.

Per quanto riguarda la progettazione di sistemi radar, sonar e acustici, il toolbox include algoritmi per l’elaborazione di segnali per il beamforming, l’elaborazione adattiva spazio-temporale (STAP), la stima della direzione di arrivo (DOA) e il rilevamento dei segnali. Il toolbox fornisce anche forme d'onda continue e pulsate da utilizzare per generare segnali di test e simulare echi target, interferenze ed effetti di propagazione.

Per l’accelerazione delle simulazioni o la prototipazione desktop, il toolbox supporta la generazione di codice C. Gli esempi di riferimento forniscono workflow per la generazione di codice HDL dai modelli Simulink^®.

Inizia ora:

Progettazione di phased array
Beamforming e stima DOA
Rilevamento e stima di range e Doppler
Progettazione di forme d'onda e sintesi del segnale
Esempi di applicazione
Accelerazione degli algoritmi e generazione di codice

White paper gratuito

Esplorazione delle architetture di beamforming ibrido per sistemi 5G

Leggi il white paper

Progettazione di phased array

Modella e analizza il comportamento di array acquisiti elettronicamente attivi o passivi (AESA or PESA) con geometrie arbitrarie.

Progettazione e analisi di phased array

Modella e analizza i phased array, compresa la geometria degli array, la distanza tra gli elementi, gli elementi di antenne personalizzate, la quantizzazione a spostamento di fase, l’accoppiamento mutuo e gli elementi sottoposti a perturbazione.

Galleria di phased array

Modellazione dell’accoppiamento mutuo in array di grandi dimensioni mediante l’analisi di array infiniti

Utilizzo dell’auto-calibrazione per la gestione delle incertezze degli array

Sensor Array Analyzer

Sensor Array Analyzer per progettazione interattiva di array.

Modellazione di subarray

Modella subarray comunemente usati nei sistemi di phased array moderni.

Subarray in antenne phased array

Vista laterale dei subarray esagonali montati su una sfera.

Antenna phased array costruita con subarray.

Modellazione della polarizzazione

Trasmetti, propaga, rifletti e ricevi campi elettromagnetici polarizzati.

Modellazione e analisi della polarizzazione

Modellazione e analisi della polarizzazione.

Beamforming e stima DOA

Modella algoritmi di beamforming digitale a banda larga e stretta. Elimina le interferenze ed evita il self-nulling con beamformer adattati. Utilizza tecniche di elaborazione adattiva spazio-tempo (STAP) per rimuovere clutter e jammer. Stima la direzione di arrivo (DOA) di segnali incidenti.

Beamforming a banda larga e stretta

Modella algoritmi di beamforming digitale a banda larga e stretta utilizzando le tecniche basate sullo spettro e quelle basate sulla covarianza.

Beamformer convenzionali e adattati

Beamforming acustico con array di microfoni

Beamforming e stima della direzione di arrivo

Sintesi di modelli di array, parte II: ottimizzazione

Sintesi di modelli di array, parte III: Deep Learning

Grafico della direttività 3D di un array rettangolare uniforme con il lobo principale nella direzione x e i lobi laterali intorno al lobo principale.

Beamforming per un sistema phased array.

Elaborazione adattiva spazio-tempo

Combina filtri temporali e spaziali con l’elaborazione STAP per annullare l’effetto dei jammer che creano interferenze. Sfrutta l’elaborazione STAP per rilevare bersagli stazionari o che si muovono lentamente nel clutter in background.

Introduzione all’elaborazione adattiva spazio-tempo

Risposta angolo-Doppler ADPCA dopo l’elaborazione STAP che mostra il rilevamento del bersaglio e le linee in cui sono stati rimossi il clutter e l'interferenza.

Elaborazione adattiva spazio-tempo.

Stima della direzione di arrivo

Utilizza la stima della direzione di arrivo (DOA) per individuare la direzione di una fonte riflettente o di irraggiamento. Gli algoritmi DOA includono beamscan, MVDR, MUSIC, 2D MUSIC, root-MUSIC e i tracker monopulse per gli oggetti in movimento.

Stima della direzione di arrivo con Beamscan, MVDR e MUSIC

Stima della direzione di arrivo ad alta risoluzione

Localizzazione della fonte tramite la correlazione incrociata generalizzata

Grafico 3D della potenza rispetto all'angolo di elevazione e all'angolo di azimut che mostra due picchi dall'algoritmo MVDR.

Stima della DOA con MVDR.

Rilevamento e stima di range e Doppler

Esegui il filtraggio adattato, l’elaborazione di stretching, la compressione degli impulsi, l’integrazione degli impulsi, la stima di range e Doppler e il rilevamento della CFAR.

Compressione degli impulsi e rilevamento dei bersagli

Genera rilevamenti di bersagli utilizzando la probabilità di falso allarme costante (CFAR), 2D CFAR e i filtri adattati. Genera curve di ROC ed esplora i requisiti con l’equazione radar e l’equazione sonar.

Rilevamento della probabilità di falso allarme costante (CFAR)

Analisi delle prestazioni del rilevatore con le curve di ROC

Rilevamento dei segnali nel rumore gaussiano bianco

Grafico del segnale in presenza di rumore con più rilevamenti sopra la soglia basata sulla CFAR.

Rilevamento della probabilità di falso allarme costante.

Stima di range e Doppler

Stima il range e genera risposte range-Doppler e range-angolo.

Risposta range-Doppler

Stima del range tramite l’elaborazione di stretching

Grafico range-Doppler che mostra tre rilevamenti.

Risposta range-Doppler da un radar data cube.

Progettazione di forme d'onda e sintesi del segnale

Progetta forme d'onda pulsate, forme d'onda continue e filtri adattati. Analizza le funzioni di ambiguità della forma d'onda. Sintetizza i segnali trasmessi e i ritorni dei bersagli per array monostatici e bistatici.

Forme d'onda continue e a impulsi, filtri adattati e funzioni di ambiguità

Progetta forme d'onda pulsate e continue e i corrispondenti filtri adattati. Genera dati IQ in banda base per la simulazione e la modellazione.

Analisi della forma d'onda utilizzando la funzione di ambiguità

Stima simultanea del range e della velocità utilizzando la forma d'onda MFSK

Progettazione della forma d'onda per migliorare le prestazioni di un sistema radar esistente

Grafico della funzione di ambiguità per una forma d'onda LFM con un asse y della frequenza Doppler e un asse x del ritardo nel tempo.

Analisi della forma d'onda utilizzando la funzione di ambiguità.

Propagazione del segnale e bersagli

Modella i bersagli con pattern RCS basati su azimut, elevazione e frequenza. Definisci le traiettorie dei bersagli e dei sensori. Modella canali MIMO multipath con elementi di dispersione e condizioni ambientali, inclusa la pioggia, il gas e la nebbia.

Visualizzazione della scansione di fasci di array di antenne su una mappa

Modellazione della propagazione di segnali RF

Mappa SINR per un ambiente di test Urban Macro-Cell 5G

Visualizzazione della scansione di fasci su una mappa.

Esempi di applicazione

Simula comunicazioni MIMO, radar, EW, sonar e sistemi audio spaziali.

Sistemi di comunicazione MIMO

Modella sistemi di comunicazione MIMO con grandi front-end di phased array. Partiziona le architetture di beamforming tra i sottosistemi di banda base e RF.

Introduzione al beamforming ibrido

Miglioramento dell’SNR e delle funzionalità delle comunicazioni wireless tramite array di antenne

Beamforming ibrido con massive MIMO

Beamforming MIMO ibrido con algoritmi QSHB e HBPS

Massive MIMO

NR SSB Beam Sweeping

NR Downlink Transmit-End Beam Refinement utilizzando CSI-RS

Interferenza dalla costellazione di satelliti sul link di comunicazioni

Miglioramenti del link di comunicazioni alla costellazione di satelliti.

Sistemi radar ed EW

Simula sistemi radar ed EW.

Stima simultanea del range e della velocità utilizzando la forma d'onda MFSK

Aumento della risoluzione angolare con array virtuali

Formazione di immagini di un radar ad apertura sintetica (SAR) stripmap

Due picchi visibili sopra la soglia di rilevamento, corrispondenti a due bersagli radar in presenza di rumore.

Picchi di bersagli sopra la soglia di rilevamento.

Sistemi audio spaziali e sonar

Simula sistemi audio spaziali e sonar.

Rilevamento di bersagli sottomarini con un sistema sonar attivo

Localizzazione di un beacon acustico con un sistema sonar passivo

Beamforming acustico con array di microfoni

Introduzione al beamforming differenziale

Grafico di un profilo di velocità del suono Munk e percorsi di propagazione subacquea generati da un modello Bellhop.

Percorsi di propagazione subacquea tra un trasmettitore e un ricevitore con un modello Bellhop.

Accelerazione degli algoritmi e generazione di codice

Accelera le simulazioni e le applicazioni con un codice C/C++ oppure usando il dominio del flusso di dati in Simulink^®. Segui i workflow di riferimento per generare codice HDL da modelli Simulink.