diff --git a/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-2.md b/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-2.md index a384790..1ee9474 100644 --- a/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-2.md +++ b/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-2.md @@ -68,7 +68,7 @@ $$\begin{equation} 注意,线阵在 $\varphi$ 方向是没有分辨能力的。将[复权矢量][]和式 $\eqref{ManifoldVectorOfULA}$ 代入[用复权矢量表示的波数-频率响应函数][],得到 ULA 在角度域的频率-波数响应函数 -$$\begin{equation} \label{WFRFOfULAInAngleDomain} +$$\begin{equation} \label{FWRFOfULAInAngleDomain} \begin{aligned} \vec{\varUpsilon}(\omega,k_z) &= \vec{w}^\mathrm{H}\vec{v}_{\vec{k}}\left(k_z\right) \\ &= \sum_{n=0}^{N-1} w_n^\ast e^{-j\left( n - \frac{N-1}{2} \right) k_z d} @@ -87,9 +87,9 @@ $$\begin{equation} u_z = \cos\theta \end{equation}$$ -将式 $\eqref{DefinitionOfWavenumberDiffOfTwoElements}$ 代入式 $\eqref{WFRFOfULAInAngleDomain}$,得到**在 $\psi$ 空间的频率-波数函数(frequency-wavenumber function in $\psi$-space)** +将式 $\eqref{DefinitionOfWavenumberDiffOfTwoElements}$ 代入式 $\eqref{FWRFOfULAInAngleDomain}$,得到**在 $\psi$ 空间的频率-波数函数(frequency-wavenumber function in $\psi$-space)** -$$\begin{equation} \label{WFRFOfULAInWavenumberDomain} +$$\begin{equation} \label{FWRFOfULAInWavenumberDomain} \vec{\varUpsilon}_\psi(\psi) = e^{-j \frac{N-1}{2} \psi } \sum_{n=0}^{N-1} w_n^\ast e^{j n\psi} \end{equation}$$ @@ -101,11 +101,11 @@ $$\begin{equation} z = e^{j \psi} \end{equation}$$ -$$\begin{equation} \label{WFRFOfULAInZDomain} +$$\begin{equation} \label{FWRFOfULAInZDomain} \vec{\varUpsilon}_z(z) = z^{- \frac{N-1}{2}} \sum_{n=0}^{N-1} w_n^\ast z^{n} \end{equation}$$ -则式 $\eqref{WFRFOfULAInZDomain}$ 可以写成 +则式 $\eqref{FWRFOfULAInZDomain}$ 可以写成 $$\begin{equation} \vec{\varUpsilon}_z(z) = z^{- \frac{N-1}{2}} \left(\sum_{n=0}^{N-1} w_n z^{-n}\right)^\ast @@ -119,13 +119,13 @@ $$\begin{equation} 和 $z$ 变换的形式相似,且 -$$\begin{equation} \label{WFRFOfULAInZDomainToWavenumberDomain} +$$\begin{equation} \label{FWRFOfULAInZDomainToWavenumberDomain} \vec{\varUpsilon}_\psi(\psi) = \left. \vec{\varUpsilon}_z(z) \right|_{z=e^{j\psi}} = \left.\left(z^{- \frac{N-1}{2}} W^\ast(z)\right)\right|_{z=e^{j\psi}} \end{equation}$$ 是在 $\psi$ 空间的频率-波数响应。我们在后面将利用这个关系。 - 在式 $\eqref{WFRFOfULAInAngleDomain}$ 、式 $\eqref{WFRFOfULAInWavenumberDomain}$ 和式 $\eqref{WFRFOfULAInZDomainToWavenumberDomain}$ 中用三种不同的方式写出了频率-波数函数,尽管这可能显得引入了过多的符号,但我们将发现在不同的情况下,这些不同的形式都是有用的。 + 在式 $\eqref{FWRFOfULAInAngleDomain}$ 、式 $\eqref{FWRFOfULAInWavenumberDomain}$ 和式 $\eqref{FWRFOfULAInZDomainToWavenumberDomain}$ 中用三种不同的方式写出了频率-波数函数,尽管这可能显得引入了过多的符号,但我们将发现在不同的情况下,这些不同的形式都是有用的。 在 $\theta$ 和 $u$ 空间定义出阵列流形也是有用的 diff --git a/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-3.md b/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-3.md index 836eeca..8558a96 100644 --- a/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-3.md +++ b/source/_posts/2023-04-20-josh-oap-part-1-3.md @@ -56,7 +56,7 @@ $$\begin{equation} - 当 $N$ 为偶数时,波瓣在 $\pm 2 \pi$、$\pm 6 \pi$ 处的值为负值,周期为 $4 \pi$; - 对任意的 $N$,$\left|\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)\right|$ 的周期为 $2 \pi$。 -当 $N = 11$ 时, $\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)$ 和 $\psi$ 的关系在[图 1-3-1](#fig.1-3-1) 中给出。[图 1-3-2](#fig.1-3-2) 给出了 $\left|\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)\right|$,单位为 dB, 其中 +当 $N = 11$ 时, $\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)$ 和 $\psi$ 的关系在[图 1-3-1](#fig.1-3-1) 中给出。[图 1-3-2](#fig.1-3-2) 给出了 $\left|\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)\right|$,单位为 dB,其中 $$\begin{equation} \vec{\varUpsilon}_\mathrm{dB}(\psi) = 10 \log_{10} \left|\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)\right|^2 @@ -64,13 +64,13 @@ $$\begin{equation} -{width=700px} +{width=1000px} -{width=700px} +{width=1000px} -若不指定 $\vec{w}$ 的类型, 则 $\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)$ 是复数,所以相位也应该画出来。但是,均匀加权线阵具有对称性,因此得到的频率-波数响应是实函数。 +若不指定 $\vec{w}$ 的类型,则 $\vec{\varUpsilon}_\psi(\psi)$ 是复数,所以相位也应该画出来。但是,均匀加权线阵具有对称性,因此得到的频率-波数响应是实函数。 也可以用 $k_z$ 来表示频率-波数响应 @@ -80,7 +80,7 @@ $$\begin{equation} 这里 $\vec{\varUpsilon}(\omega:k_z)$ 是周期函数,周期为 $2\pi/d$。 - 注意,响应函数仅依赖于波数分量 $k_z$, 是 $k_z$ 的周期函数,间隔为 $2\pi/d$,这是线性阵列的一维特性导致的,所以该阵列仅能分析在 $k_z$ 方向上投影的波数分量。 + 注意,响应函数仅依赖于波数分量 $k_z$,是 $k_z$ 的周期函数,间隔为 $2\pi/d$,这是线性阵列的一维特性导致的,所以该阵列仅能分析在 $k_z$ 方向上投影的波数分量。 # 均匀加权线阵的波束方向图 @@ -91,7 +91,7 @@ $$\begin{align} &u 空间: && B_u(u) = \frac{1}{N} \frac{\sin\left(\frac{N \pi d}{\lambda} u \right)}{\sin \left( \frac{N d}{\lambda} u\right)}, \quad -1 \leqslant u \leqslant 1 \label{BeamPatternOfUWLAInDirectionCosineDomain} \\ - &\psi 空间: &&B_\psi(\psi) = \frac{1}{N} \frac{\sin\left(N\frac{\psi}{2}\right)}{\sin \left( \frac{\psi}{2} \right)}, \quad -\frac{2\pi d}{\lambda} \leqslant \psi \leqslant \frac{2\pi d}{\lambda} + &\psi 空间: &&B_\psi(\psi) = \frac{1}{N} \frac{\sin\left(N\frac{\psi}{2}\right)}{\sin \left( \frac{\psi}{2} \right)}, \quad -\frac{2\pi d}{\lambda} \leqslant \psi \leqslant \frac{2\pi d}{\lambda} \label{BeamPatternOfUWLAInWaveNumberDomain} \end{align}$$ 其中定义域分别为 $0 \leqslant \theta \leqslant \pi$、$-1 \leqslant u \leqslant 1$ 和 $-\displaystyle\frac{2\pi d}{\lambda} \leqslant \psi \leqslant \frac{2\pi d}{\lambda}$,称为**{% label primary @可视区域(visible region) %}**。 @@ -102,14 +102,13 @@ $$\begin{align} -{width=600px} +{width=500px} -{width=700px} +{width=1000px} - 尽管这是一个简单的例子,但可以用来展示线性阵列的一些重要特征。第一组重要特 -征描述了波束方向图的参数。 + 尽管这是一个简单的例子,但可以用来展示线性阵列的一些重要特征。第一组重要特征描述了波束方向图的参数。 # 波束方向图的参数 @@ -121,7 +120,7 @@ $$\begin{align} 6. 旁瓣衰减的速率 7. 栅瓣(Grating lobes) -## 3 dB 带宽 +## 半功率波束宽度 为了说明前两个参数,考虑在[图 1-3-5](#fig.1-3-5) 中给出的原点附近的波束方向图。 @@ -129,7 +128,7 @@ $$\begin{align} {width=700px} - 3dB 波束宽度是波束宽度的一个度量。定义为对应 $\left| B_u(u) \right|^2 = 0.5$ 或 $\left| B_u(u) \right| = 1/\sqrt{2}$ 的点。可以通过使式 $\eqref{BeamPatternOfUWLAInDirectionCosineDomain}$ 中的 $B_u(u)$ 的值等于 $1/\sqrt{2}$ 来确定出在 $u$ 空间的半功率点。当 $N$ 增加时,计算这个值,我们发现,对于 $N\geqslant 10$, 通过解下面的方程可以得到一个很好的近似值: + 3dB 波束宽度是波束宽度的一个度量。定义为对应 $\left| B_u(u) \right|^2 = 0.5$ 或 $\left| B_u(u) \right| = 1/\sqrt{2}$ 的点。可以通过使式 $\eqref{BeamPatternOfUWLAInDirectionCosineDomain}$ 中的 $B_u(u)$ 的值等于 $1/\sqrt{2}$ 来确定出在 $u$ 空间的半功率点。当 $N$ 增加时,计算这个值,我们发现,对于 $N\geqslant 10$,通过解下面的方程可以得到一个很好的近似值: $$\begin{equation} \frac{\pi N d}{\lambda} u = 1.4 @@ -153,15 +152,19 @@ $$\begin{equation} \label{DefinitionOfHPBW} +