波束形成Matlab程序文档格式.docx
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%波长为0.03米d=1/2*lamda;
%阵元间距与波长的关系theta=0:
0.5:
90;
length（theta）;
fai（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lamda/（element_num1*d）;
psi（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lamda/（element_num2*d）;
beta（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lamda/（element_num3*d）;
endfigure;
plot（theta,fai,r,theta,psi,b,theta,beta,g）,gridonxlabel（theta）;
ylabel（Widthinradians）title（波束宽度与波达方向及阵元数的关系）仿真图如下：
3.当阵元间距时，会出现栅瓣，导致空间模糊。
4.类似于时域滤波，天线方向图是最优权的傅立叶变换仿真程序和仿真图如下：
clcclearallcloseallima=sqrt（-1）;
element_num=32;
%阵元数source_num=1;
%信源数d_lamda=1/2;
%阵元间距与波长的关系theta=linspace（-pi/2,pi/2,200）;
theta0=0;
%来波方向（ayy应该是阵列指向方向）w=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta0）*0:
a=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta（j）*0:
subplot（1,2,1）plot（theta,abs（p）,gridonxlabel（theta/radian）ylabel（amplitude）title（按定义的方向图）pfft=fftshift（fft（w,128）;
subplot（1,2,2）plot（linspace（-pi/2,pi/2,128）,abs（pfft）,gridonxlabel（theta/radian）ylabel（FFT_amplitude）title（最优权的傅里叶变换）5.%最大信噪比准则方向图和功率谱clc;
ima=sqrt（-1）;
%间距为半波长theta=-90:
%范围theta0=0;
%来波方向theta1=20;
%干扰方向L=512;
%采样单元数fori=1:
Lamp0=10*randn
（1）;
amp1=200*randn
（1）;
ampn=1;
s（:
i）=amp0*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0:
j（:
i）=amp1*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0:
n（:
i）=ampn*（randn（element_num,1）+ima*randn（element_num,1）;
endRs=1/L*s*s;
%信号自相关矩阵Rnj=1/L*（j*j+n*n）;
%干扰+噪声的自相关矩阵V,D=eig（Rs,Rnj）;
%（Rs,Rnj）的广义特征值和特征向量D,I=sort（diag（D）;
%排序Wopt=V（:
I（8）;
%最优权矢量forj=1:
length（theta）a=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta（j）*pi/180）*0:
f（j）=Wopt*a;
p（j）=a*Rs*a+a*Rnj*a;
endF=20*log10（abs（f）/max（max（abs（f）;
P=20*log10（abs（p）/max（max（abs（p）;
subplot（121）plot（theta,F）;
gridon;
holdonplot（theta0,-50:
0,.）;
plot（theta1,-50:
0,.）xlabel（theta/0）;
ylabel（FindB）;
title（max-SNR方向图）;
axis（-9090-500）;
holdonsubplot（122）plot（theta,P,r）;
gridonxlabel（theta/0）;
ylabel（功率indB）;
title（max-SNR功率谱）仿真图如下：
6.%ASC旁瓣相消-MSE准则clc;
clearallima=sqrt（-1）;
M=32;
%辅助天线的数目d_lamda=.5;
theta0=-30;
%来波方向theta1=60;
%采样单元数s=zeros（1,512）;
%预划分一个区域forii=1:
L;
amp0=1*randn
（1）;
%信号的幅度随机产生，保证信号之间是不相关的amp1=200*randn
（1）;
jam（:
ii）=amp1*exp（ima*2*pi*0.5*sin（theta1*pi/180）*0:
M-1）+ampn*（randn（M,1）+ima*randn（M,1）;
%干扰+噪声s（ii）=amp0*exp（ima*2*pi*0.5*sin（theta0*pi/180）+amp1*exp（ima*2*pi*0.5*sin（theta1*pi/180）+ampn*（randn（1,1）+ima*randn（1,1）;
%接收信号（信号+干扰+噪声）s0（ii）=amp0*exp（ima*2*pi*0.5*sin（theta0*pi/180）;
endRx=1/L*jam*jam;
%噪声自相关矩阵，相当于X（t）r_xd=1/L*jam*s;
Wopt=pinv（Rx）*r_xd;
delta=s0-（s-Wopt*jam）;
delta1=abs（mean（delta.2）-（mean（delta）.2）%方差theta=linspace（-pi/2,pi/2,200）;
forjj=1:
length（theta）a=exp（ima*2*pi*.5*sin（theta（jj）*0:
M-1）;
f（jj）=Wopt*a;
endF=20*log10（abs（f）/（max（max（abs（f）;
figure
（1）plot（theta*180/pi,F）,gridon,holdonplot（theta0,-50:
0,.）plot（theta1,-50:
0,.）xlabel（theta/o）;
ylabel（F/dB）;
title（MSE准则下的方向图）axis（-9090-500）;
%可为x轴和y轴设置一个极限范围仿真图如下：
7.%线性约束最小方差（LCMV）准则clc;
%阵元数d_lamda=1/2;
%阵元间距与波长的关系theta=-90:
90-0.3;
%搜索范围theta0=0;
%三个信号源的来波方向theta1=30;
theta2=60;
L=512;
amp0=10*randn
（1）;
amp1=100*randn
（1）;
amp2=10*randn
（1）;
ampn=10;
x（:
element_num-1）+.amp1*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0:
element_num-1）+.amp2*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta2*pi/180）*0:
element_num-1）+.ampn*（randn（element_num,1）+ima*randn（element_num,1）;
endRx=1/L*x*x;
steer1=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0:
element_num-1）steer2=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0:
element_num-1）steer3=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta2*pi/180）*0:
element_num-1）C=steer1steer2steer3;
F=101;
%把三个方向都作为来波方向w=inv（Rx）*C*（inv（C*inv（Rx）*C）*F;
a=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta（j）*pi/180）*0:
f（j）=w*a;
p（j）=1/（a*inv（Rx）*a）;
endf=10*log10（abs（f）/（max（max（abs（f）;
figure
（1）subplot（121）plot（theta,f）,gridon,holdonplot（theta0,-20:
0,.）plot（theta1,-20:
0,.）plot（theta2,-20:
title（Caponbeamforming方向图）axis（-9090-200）;
%可为x轴和y轴设置一个极限范围P=10*log10（abs（p）/（max（max（abs（p）;
subplot（122）plot（theta,P）,gridon,holdonplot（theta0,-20:
ylabel（功率/dB）;
title（Caponbeamforming功率谱）仿真图如下：
8.%CaponbeamformingClc;
%干扰方向theta2=60;
%干扰方向L=1000;
amp2=200*randn
（1）;
ampn=3;
R=inv（Rx）;
steer=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0:
w=R*steer/（steer*R*steer）;
%Capon最优权矢量forj=1:
p（j）=1/（a*R*a）;
P=20*log10（abs（p）/（max（max（abs（p）;
%此处是功率的对数形式Figure;
subplot（121）plot（theta,F）,gridon,holdonplot（theta0,-50:
0,.）plot（theta2,-50:
title（Caponbeamforming方向图）axis（-9090-500）;
subplot（122）plot（theta,P）,gridonxlabel（theta/o）;
9.%不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成clc;
%来波方向theta1=50;
amp1=50*randn
（1）;
ampn=0.5;
i）=ampn*exp（ima*2*pi*randn
（1）*0:
endRx=1/L*（s+j+n）*（s+j+n）;
%接收信号自相关矩阵Rnj=1/L*（j+n）*（j+n）;
%干拢+噪声的自相关矩阵e=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta0*pi/180）*0:
%来波方向信号Wopt_Rx=inv（Rx）*e/（e*inv（Rx）*e）;
%采用接收信号的权矢量Wopt_Rnj=inv（Rnj）*e/（e*inv（Rnj）*e）;
%采用干拢+噪声信号的权矢量forj=1:
f1（j）=Wopt_Rx*a;
f2（j）=Wopt_Rnj*a;
endF1=20*log10（abs（f1）/max（max（abs（f1）;
F2=20*log10（abs（f2）/max（max（abs（f2）;
figure;
plot（theta,F1,theta,F2,r）,gridon;
ylabel（F（1,2）/dB）;
title（不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成）;
10%多点约束的Capon波束形成和方向图clc;
0.3:
%干扰方向theta2=50;
%采样单元数Rx=zeros（element_num,element_num）;
%产生协方差矩阵fori=1:
amp1=10*randn
（1）;
amp2=50*randn
（1）;
namp=0.5*randn
（1）;
%噪声的幅度随机产生，保证噪声与信号之间是不相关的J（:
element_num-1）+.namp*exp（ima*2*pi*randn
（1）*0:
element_num-1）+.J（:
i）;
%表示接收信号endRx=Rx+1/L*x*x;
w=amp0*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0:
endF=10*log10（abs（f）/max（max（f）;
%取对数的方向图P=10*log10（abs（p）/max（max（p）;
%取对数的功率谱估计figure;
plot（theta2,-50:
xlabel（theta/o）;
title（caponbeamforming方向图）subplot（122）plot（theta,P）,gridon,holdonplot（theta0,-50:
ylabel（P/dB）;
title（caponbeamforming功率谱）仿真图如下：
大作业%自适应波束形成方向图clc;
%阵元数c=3e8;
f=500e6;
lamda=c/f;
d=1/2*lamda;
%来波方向theta1=45;
%信号的幅度随机产生，保证信号之间是不相关的amp1=100*randn
（1）;
amp2=100*randn
（1）;
%产生阵列信号endRx=1/L*x*x;
F=100;
%把0度方向作为来波方向w=inv（Rx）*C*（inv（C*inv（Rx）*C）*F;
a=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta（j）*pi/180）*0:
%此处是功率的对数形式figuresubplot（121）plot（theta,P）,gridon,holdonxlabel（theta/o）;
title（阵列信号方向图）axis（-9090-500）;
subplot（122）plot（theta,F）,gridon,holdon;
plot（theta0,-50:
title（自适应波束形成方向图）仿真图如下：
当采样数L=2048时仿真图如下：
当L=512，幅度为amp0=10*randn
（1）;
时仿真图如下：
当L=512，幅度为amp0=100*randn
（1）;
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