利用ADALM-PLUTO構建單脈沖信號跟蹤器

上周，我們讓冥王星雙元素數(shù)字波束成形器工作?，F(xiàn)在它正在工作，我們可以用它做很多很酷的事情。在最后一篇博文中，我們將通過構建自適應信號跟蹤器來介紹其中之一。我們將掃描房間，找到信號源，然后鎖定它，這樣即使信號源移動，我們也永遠不需要重新掃描。我們將始終擁有完美的相移，為我們提供峰值信號和最大信噪比（SNR）。

單脈沖跟蹤簡介

回想一下，在上一篇博客中，我們形成了一個接收光束，然后確定了發(fā)射器的方向。這給了我們到達的方向（DOA）。但為了獲得DOA，我們必須掃描所有可能的相移，然后選擇最高的信號強度。這意味著對于真正的無線電系統(tǒng)，我們必須定期中斷下載流并重新掃描。然后選擇最佳信噪比（SNR）相移，然后重新建立鏈路。它不是一個非常有效的通信鏈接。值得慶幸的是，聰明的人已經(jīng)找到了更好的方法來做到這一點。也許最流行的方法是使用“單脈沖跟蹤”。

單脈沖跟蹤是一種非常聰明的技術，在 1940 年代首次展示，至今仍在廣泛使用。我們將在這里做這種技術的一種變體，但還有許多其他類型。讓我們從頭開始，了解它是如何工作的。從我們上一篇博客中，我們形成了一個接收光束，并有一個如下所示的設置：

我們將該接收波束稱為“總和”波束。因為它是由RX1和RX2的總和形成的。當我們使用 Python 繪制它時，我們看到的是這樣的東西：

所以這看起來不錯，紅線突出顯示了 DOA。但我們也可以從Rx2中減去Rx1，我們稱之為“三角洲”光束。如果你這樣做，你會看到一個非常有趣的形狀出現(xiàn)：

三角洲光束在 Sum 光束的峰值處給出一個尖銳的零點。讓我們再繪制一件事：總和光束和三角光束之間的相位差。如果我們這樣做，我們會得到這個更有趣的曲線：

相位差正好在該DOA點從負變?yōu)檎?。有了這條曲線，我們現(xiàn)在有了解釋單脈沖跟蹤概念所需的所有信息。

單脈沖跟蹤的工作原理

假設陣列指向下面的藍點 - 你指向Sum光束峰值的某個地方。當然，您希望達到總和光束峰值，因為這是最高SNR的位置。

你怎么知道，僅僅從冥王星數(shù)據(jù)的一個緩沖區(qū)（沒有看到該曲線上的任何其他點），你需要多少和哪個方向來調(diào)整相移？容易！從總和到增量（黑色箭頭）的差異與 DOA 誤差的大小成反比。相位差的極性告訴哪個方向改變相位。這就是單脈沖跟蹤背后的基本思想?；蛘咧辽龠@是我對它的快速解釋。

希望到現(xiàn)在為止，Python 文件對你來說很簡單。僅添加了 3 個新功能：scan_for_DOA、monopulse_angle和跟蹤。“scan_for_DOA”功能對所有可能的相位進行一次完整掃描，然后找到峰值響應。這給了我們起點。啟動時是我們唯一進行此掃描的時間。

monopulse_angle函數(shù)在總和和增量數(shù)據(jù)點之間執(zhí)行相位減法。非常感謝特拉維斯·柯林斯博士建議我使用相關函數(shù)而不是我以前使用的簡單時域減法！

最后，“跟蹤”功能獲取冥王星數(shù)據(jù)的單個緩沖區(qū)，并決定我們是否需要增加或減少相移。

讓我們試試吧！

因此，現(xiàn)在，如果您點擊運行，您應該會看到一個帶狀圖樣式的顯示，該顯示會更新 DOA 與時間的關系。當您移動發(fā)射器時，它將保持完美居中 - 所有這些都無需進行任何光束掃描！

審核編輯：郭婷