ДФУ (диаграммно-формирующее устройство) на базе БПФ Опции

[Acvarif]

Пытаюсь организовать ДФУ (диаграммно-формирующее устройство) на базе БПФ. Реально все должно работать в ПЛИС на базе ядра FFT от Altera или самописного модуля.
Проблема в том, что пока досконально не представляю себе как все работает. Просьба подправить рассуждения и подсказать чего недостает или может вообще все лажа.
Имеются 64 входные точки (гидроаккустическая антенна 64 отдельных элемента).
В упрощенном виде:
Если сигнал (моночастота 100 кГц, частота выборок 400 кГц) приходит фронтально (под 90 градусов) на все елементы (на антенну) то пропустив его через БПФ (подав все на действительные входы, мнимые входы в 0) на выходе (на действительном и мнимом) получятся по две палки говорящих об амплитуде и фазе входного сигнала. Точнее появятся всплески на двух (из всех 64_х) выходах БПФ
Теперь если представить, что сигнал приходит под другим углом отличным от 90 градусов, то выходной вектор построенный на базе действительной и мнимой частей выхода БПФ будет повернут на другой угол. И появятся всплески на других парах выходов БПФ (глупость наверное). По номерам выходов на которых появятся всплески можно узнать под каким углом приходит сигнал на входы БПФ (тоже глупость наверное).
Подскажите пожалуйста как можно определить угол прихода сигнала на базе выходных данных БПФ?

[almost]

Пытаюсь организовать ДФУ (диаграммно-формирующее устройство) на базе БПФ. Реально все должно работать в ПЛИС на базе ядра FFT от Altera или самописного модуля.
Проблема в том, что пока досконально не представляю себе как все работает. Просьба подправить рассуждения и подсказать чего недостает или может вообще все лажа.
Имеются 64 входные точки (гидроаккустическая антенна 64 отдельных элемента).
В упрощенном виде:
Если сигнал (моночастота 100 кГц, частота выборок 400 кГц) приходит фронтально (под 90 градусов) на все елементы (на антенну) то пропустив его через БПФ (подав все на действительные входы, мнимые входы в 0) на выходе (на действительном и мнимом) получятся по две палки говорящих об амплитуде и фазе входного сигнала. Точнее появятся всплески на двух (из всех 64_х) выходах БПФ
Теперь если представить, что сигнал приходит под другим углом отличным от 90 градусов, то выходной вектор построенный на базе действительной и мнимой частей выхода БПФ будет повернут на другой угол. И появятся всплески на других парах выходов БПФ (глупость наверное). По номерам выходов на которых появятся всплески можно узнать под каким углом приходит сигнал на входы БПФ (тоже глупость наверное).
Подскажите пожалуйста как можно определить угол прихода сигнала на базе выходных данных БПФ?

Сперва стоит нарисовать геометрию задачи, которую можно представить например так:

Тогда луч в определенном направлении тетта нулевое можно сформировать по формуле:


Что является по своей форме дискретным преобразованием Фурье.

[Acvarif]

Сперва стоит нарисовать геометрию задачи, которую можно представить например так:
Тогда луч в определенном направлении тетта нулевое можно сформировать по формуле:
Что является по своей форме дискретным преобразованием Фурье.

Спасибо.
Все стало понятнее.
Пока не доходит как все симитировать в железе где имеется БПФ (64 точки).
Симитировать входной сигнал (с частотой выборок 400 кГц) с углом тета нулевое думаю не сложно.
Не понятно как его подать на БПФ. Только на действительные входы?
Что получится на выходах (мнимых и действительных) и как по выходным данным судить о том какой имеется тета нулевое?

[Lmx2315]

Не понятно как его подать на БПФ. Только на действительные входы?
Что получится на выходах (мнимых и действительных) и как по выходным данным судить о том какой имеется тета нулевое?

http://sepwww.stanford.edu/oldsep/hale/FftLab.html

[Acvarif]

http://sepwww.stanford.edu/oldsep/hale/FftLab.html

Спасибо.
Если можно, несколько слов в качестве пояснения к картинкам

Я понял так: Если подать на действительные входы БПФ синус, а на мнимые косинус но на одном из действительных выходов БПФ будет пик. При смене фаз на входе сменится номер действительного выхода на котором будет пик. Тоесть входной фазовый набег будет менять выход на котором будет всплеск.
Правильно-ли я понял суть картинок?

Сообщение отредактировал Acvarif - Aug 8 2013, 17:06

[Lmx2315]

Правильно-ли я понял суть картинок?

..вы можете в графе "editing" установить shift и сдвигом сделать разные фазы сигналов.

Тоесть входной фазовый набег будет менять выход на котором будет всплеск.
Правильно-ли я понял суть картинок?

при смене фаз на входе - будет появляться пик в действительной части а в мнимой уменьшаться и наоборот. Порядковый номер пика меняться не будет. Так как на входе БПФ не меняется частота , а только фаза.

[Acvarif]

..вы можете в графе "editing" установить shift и сдвигом сделать разные фазы сигналов.


при смене фаз на входе - будет появляться пик в действительной части а в мнимой уменьшаться и наоборот. Порядковый номер пика меняться не будет. Так как на входе БПФ не меняется частота , а только фаза.

Спасибо. Все понятно. Поскольку на входе моносигнал то номер выхода(выходов) на которых появится пик будет один и тот же.
Что касается моей задачи то при смене угла прихода волны сменится пространственная частота заполнения входных точек БПФ, а значит сменятся и элементы выхода БПФ на которых будет всплеск. Примерно так
Если я все правильно понял то в этом случае какраз можно рассчитывать, что из этого всего получится ДФУ.
Сигнал все же придется подавать на оба входа БПФ (действительный и мнимый)
Как теперь все это симитировать в железе (ПЛИС)? Придется влазить в матлаб...

ИМХО, Вы не совсем поняли. Процедура БПФ не поможет Вам определить направление принимаемого сигнала, однако Вы можете изменять (задавать сами) тета нулевое, а БПФ с этим углом и сформирует диаграмму направленности приемной решетки. Изменяя угол сканирования (тета нулевое) Вы сможете определить направление, в котором будет максимум принимаемого сигнала, что Вам и продемонстрировал рисунком и формулой almost.
А палки у Вас будут всегда с частотой принимаемого сигнала (если приемник и передатчик не движутся), только будет меняться их уровень.

Понятно. Тоесть изменяя тета нулевое можно сканировать (поворачивать приемный луч). Но тогда для этого нужно мнго БПФ_ов (каждый на свой луч). Ресурсы железа такого не позволят. Или можно выкрутиться?
Думаю лучше работать с пространственной частотой (прще говоря частотой заполнения входных точек БПФ). Она какраз и будет меняться при изменении тета нулевое. Разве не так?

[almost]

Понятно. Тоесть изменяя тета нулевое можно сканировать (поворачивать приемный луч). Но тогда для этого нужно мнго БПФ_ов (каждый на свой луч). Ресурсы железа такого не позволят. Или можно выкрутиться?
Думаю лучше работать с пространственной частотой (прще говоря частотой заполнения входных точек БПФ). Она какраз и будет меняться при изменении тета нулевое. Разве не так?

Выкрутится не получится =) Одно преобразование Фурье дает один луч с боковыми лепестками -13 дБ и шириной диаграммы направленности (ДН) зависимой от раскрыва антенны.
Хотите N лучей, делайте N преобразований.

Единственное с чем можно играть так это с формой ДН.

[Acvarif]

Выкрутится не получится =) Одно преобразование Фурье дает один луч с боковыми лепестками -13 дБ и шириной диаграммы направленности (ДН) зависимой от раскрыва антенны.
Хотите N лучей, делайте N преобразований.

Единственное с чем можно играть так это с формой ДН.

Понятно. Спасибо.
Если можно, Ваше мнение по поводу пространственной частоты и номера выхода БПФ при разных тета.
Можно почитать то откуда представлена Ваша картинка с тета нулевое?

[almost]

Понятно. Спасибо.
Если можно, Ваше мнение по поводу пространственной частоты и номера выхода БПФ при разных тета.
Можно почитать то откуда представлена Ваша картинка с тета нулевое?

Правильно, можно и через пространственную частоту и её выделением посредством преобразования Фурье. Советую внимательно посмотреть на формулу при формировании ДН и сравнить с дискретным преобразованием Фурье и все станет очевидно.

Книга называется Space-Time Adaptive Processing for Radar под авторством J. R. Guerci.
Как буду на работе скину.