Estimación de la dirección de llegada de ondas electromagnéticas incidentes en un conjunto de antenas esféricas en presencia de acoplamiento mutuo mediante un método de clasificación de señales múltiples
Autores: Famoriji, Oluwole John; Shongwe, Thokozani
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estimación de la dirección de llegada de ondas electromagnéticas incidentes en un conjunto de antenas esféricas en presencia de acoplamiento mutuo mediante un método de clasificación de señales múltiples
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Conjunto de antenas esféricas
Onda electromagnética
Dirección de llegada
Estimación de DoA
Serie de Fourier
ángulos de azimuth y elevación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Un arreglo de antenas esférico (SAA) es la configuración de elección para obtener un conjunto de antenas con características isotrópicas. Un SAA tiene la capacidad de recibir una onda electromagnética (EM) con igual intensidad independientemente de la dirección de llegada (DoA) y la polarización. Por lo tanto, la estimación de la DoA de ondas electromagnéticas (EM) que inciden en un SAA con acoplamiento mutuo desconocido debe ser considerada. En el dominio esférico, el algoritmo tradicional de clasificación de múltiples señales (SH-MUSIC) se enfrenta a un problema de complejidad computacional. Este artículo presenta un método de MUSIC unidimensional (1D-MUSIC) para la estimación de los ángulos de azimut y elevación. Se diseña una matriz de mapeo intermedio que existe entre la serie de Fourier y la función armónica esférica, y se utiliza la estructura de Vandermonde de la serie de Fourier para la realización de la técnica de raíces polinomiales. Esta matriz de mapeo puede ser calculada antes de la estimación de la DoA, y es solo una función de la configuración del conjunto. Basándose en la matriz de mapeo, la búsqueda de ángulos en 2D se transforma en dos hallazgos de ángulos en 1D. Utilizando las características de la serie de Fourier, se diseñan dos polinomios raíz para la estimación de los ángulos de elevación y azimut, de forma espontánea. El método desarrollado evita la búsqueda espectral en 2D, y los ángulos se emparejan de forma automática. Tanto los resultados de simulación numérica como los resultados de datos medidos experimentalmente (es decir, con efecto de acoplamiento mutuo incorporado), muestran la validez, potencia y potencial aplicación práctica del algoritmo desarrollado.
Descripción
Un arreglo de antenas esférico (SAA) es la configuración de elección para obtener un conjunto de antenas con características isotrópicas. Un SAA tiene la capacidad de recibir una onda electromagnética (EM) con igual intensidad independientemente de la dirección de llegada (DoA) y la polarización. Por lo tanto, la estimación de la DoA de ondas electromagnéticas (EM) que inciden en un SAA con acoplamiento mutuo desconocido debe ser considerada. En el dominio esférico, el algoritmo tradicional de clasificación de múltiples señales (SH-MUSIC) se enfrenta a un problema de complejidad computacional. Este artículo presenta un método de MUSIC unidimensional (1D-MUSIC) para la estimación de los ángulos de azimut y elevación. Se diseña una matriz de mapeo intermedio que existe entre la serie de Fourier y la función armónica esférica, y se utiliza la estructura de Vandermonde de la serie de Fourier para la realización de la técnica de raíces polinomiales. Esta matriz de mapeo puede ser calculada antes de la estimación de la DoA, y es solo una función de la configuración del conjunto. Basándose en la matriz de mapeo, la búsqueda de ángulos en 2D se transforma en dos hallazgos de ángulos en 1D. Utilizando las características de la serie de Fourier, se diseñan dos polinomios raíz para la estimación de los ángulos de elevación y azimut, de forma espontánea. El método desarrollado evita la búsqueda espectral en 2D, y los ángulos se emparejan de forma automática. Tanto los resultados de simulación numérica como los resultados de datos medidos experimentalmente (es decir, con efecto de acoplamiento mutuo incorporado), muestran la validez, potencia y potencial aplicación práctica del algoritmo desarrollado.