Phased Array System Toolbox

Entwerfen und Simulieren von Phased-Array- und Beamforming-Systemen

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Die Phased Array System Toolbox bietet praktische Tools zum Entwickeln und Simulieren von Phased-Array- und Beamforming-Systemen für drahtlose Kommunikation, Radar, Sonar und Akustik-Anwendungen. Sie können Multibeam- und elektronisch steuerbare Antennen entwerfen, indem Sie Array-Geometrien, inklusive Subarrays, konfigurieren und Elementparameter anpassen. Zudem lassen sich Beamforming-Muster durch Optimierung und weitere KI-Techniken synthetisieren.

Für Kommunikationssysteme wie 5G, 5G-Advanced, SATCOM und WLAN bietet die Toolbox verschiedene Algorithmen zur Simulation hybrider und digitaler Beamforming-Architekturen für Massive MIMO- und Millimeterwellen-Systeme. Damit lassen sich Umgebungen mit Mehrwegausbreitung simulieren, rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS) modellieren und Signalwellenformen generieren.

Für Radar-, Sonar- und Akustiksysteme enthält die Toolbox gepulste Wellenformen und Algorithmen für monostatische und multistatische Topologien, adaptive Raum-Zeit-Verarbeitung (STAP), Direction of Arrival (DOA) zur Lokalisierung, Optimalfilterung und Bilderzeugung.

Einführung in die Phased Array System Toolbox

Die Sensor Array Analyzer-App zeigt die Array-Parameter und die Geometrie, Richtcharakteristikmuster in zwei und drei Dimensionen sowie Array-Charakteristiken.

Entwicklung und Analyse von Phased Arrays

Modellieren und analysieren Sie das Verhalten aktiver oder passiver elektronischer Strahlschwenkung (AESA oder PESA), einschließlich Array-Geometrie, Teilarrays, benutzerdefinierter Antennenelemente, Polarisierung und gestörter Elemente.

Sensor Array Analyzer

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Ein farblich schattiertes dreidimensionales Strahlungsmuster zur Anzeige normalisierter Leistung.

Beamforming und DOA-Schätzung

Modellieren Sie digitale Beamforming-Algorithmen für Schmalband und Breitband. Unterdrücken Sie Interferenzen mit adaptiven Beamformern. Verwenden Sie Techniken der adaptiven Raum-Zeit-Verarbeitung (STAP), um Stördaten zu entfernen. Schätzen Sie die Direction of Arrival (DOA) eintreffender Signale. Simulieren Sie Nahfeld-Beamforming mit Kugelwellenfronten.

Synthese von Array-Mustern, Teil II: Optimierung

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Diagramm der Ambiguitätsfunktions-Heatmap in linearem Maßstab für eine LFM-Wellenform mit Zeitverzögerung auf der horizontalen Achse und Dopplerfrequenz auf der vertikalen Achse.

Wellenformdesign und Signalsynthese

Entwerfen Sie gepulste und kontinuierliche Wellenformen sowie Optimalfilter. Analysieren Sie die Ambiguitätsfunktionen der Wellenform. Synthetisieren Sie Basisband-IQ-Daten auf Signale und Zielrückmeldungen für monostatische und bistatische Arrays.

Wellenformanalyse mithilfe der Ambiguitätsfunktion

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Drahtlose MIMO-Kommunikation

Modellieren Sie Multibeam- und elektronisch steuerbare Antennen für drahtlose Kommunikations- und Satellitensysteme. Partitionieren Sie Beamforming-Architekturen in Basisband- und HF-Subsysteme.

Hybrides MIMO Beamforming mit QSHB- und HBPS-Algorithmen

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Zweidimensionale Abstandsmeldung von Radardaten mit zwei Spitzen, die über dem Detektionsschwellwert sichtbar sind.

Radar- und EW-Systeme

Simulieren Sie vollständige Radar-Systeme über die gesamte Signalkette hinweg. Verarbeiten Sie Parameter der empfangenen Signale mit DOA- und TOA-Schätzungen, um die Lokalisierung von Zielen zu verbessern.

Erhöhen der Winkelauflösung mit virtuellen Arrays

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Unterwasser-Ausbreitungswege zwischen Sender und Empfänger, erstellt mithilfe eines Bellhop-Modells.

Sonar und Raumklang

Modellieren Sie Sonarsysteme vom Sender bis zum Empfänger einschließlich der Effekte der Zielreflexion, Mehrwegübertragung und Rauschinterferenz. Simulieren Sie Beamforming für Raumklangsysteme.

Unterwasser-Zielerfassung mit einem aktiven Sonarsystem

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Ein Diagramm mit Radardaten im Zeitverlauf, dem mit einem CFAR-Algorithmus berechneten Detektionsschwellwert und den generierten Radardetektionen (eingekreist).

Erkennungs-, Entfernungs- und Doppler-Abschätzung

Führen Sie eine Erkennung mit Optimalfiltern, Stretch-Verarbeitung, Pulskompression, Pulsintegration, Entfernungs- und Doppler-Schätzung sowie konstanter Falschalarmrate (CFAR) durch.

Erkennung einer konstanten Falschalarmrate (CFAR)

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Ein Diagramm zur Veranschaulichung von Daten aus drei verschiedenen Quellen, die von verschiedenen Algorithmen parallel auf unterschiedlichen Prozessoren verarbeitet werden.

Algorithmen-Beschleunigung und Codegenerierung

– Beschleunigen Sie Simulationen und Anwendungen mit generiertem C/C++ oder mit Datenflussdomänen in Simulink. Folgen Sie den Referenz-Workflows, um HDL-Code aus Simulink-Modellen zu generieren.

Fixed-Point HDL-optimierter Minimum-Variance Distortionless-Response (MVDR) Beamformer

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Diagramm mit drei Satelliten, jeweils mit der Beschriftung „bekannte Position“, die jeweils mit einem Gerät gruppiert sind, ebenfalls mit der Beschriftung „bekannte Position“. Ein Schiff ist als „Ziel mit unbekannter Position“ gekennzeichnet.

Lokalisierung und Positionierung

Schätzen Sie die Positionen von Zielen und Geräten mithilfe einer Kombination aus TOA- (Time of Arrival), TDOA- (Time Difference of Arrival), TSOA- (Time Sum of Arrival) und AOA- (Angle of Arrival) Verfahren für drahtlose Netzwerke sowie für monostatische und multistatische Radarsysteme.

Lokalisierung und Tracking von Signalquellen mit passiven Empfängern

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Produktressourcen:

Dokumentation Beispiele Videos Technische Artikel Funktionen Anforderungen Versionshinweise

„Durch den Entwurf eines hybriden Beamforming-Systems für Massive-MIMO-5G-Arrays mithilfe von MATLAB, der Phased Array System Toolbox und der 5G Toolbox konnten wir verschiedene Hardware-Optionen und ihre Leistung in realistischen 5G-Szenarien bewerten.“

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