自适应波束形成与Matlab程序代码注解Word文件下载.docx
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gridon;
xlabel（'
theta/radian'
）
ylabel（'
amplitude/dB'
title（[num2str（element_num）'
阵元均匀线阵方向图'
'
来波方向为'
num2str（theta0*180/pi）'
度'
]）;
holdon;
figure
（2）
plot（theta,patterndBnorm,'
r'
axis（[-1.51.5-500]）;
（2）仿真结果
A.来波方向为0°
不归一化
归一化
B.来波方向为45°
不归一化
C.随着阵元数的增加，波束宽度变窄，分辨力提高，仿真图如下：
非归一化
不归一化
归一化
2.波束宽度与波达方向及阵元数的关系
element_num1=16;
element_num2=128;
element_num3=1024;
lambda=0.1;
d=0.5*lambda;
theta=0:
0.5:
90;
fai（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lambda/（element_num1*d））;
psi（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lambda/（element_num2*d））;
beta（j）=theta（j）*pi/180-asin（sin（theta（j）*pi/180）-lambda/（element_num3*d））;
figure
plot（theta,fai,'
theta,psi,'
b'
theta,beta,'
g'
theta'
widthinradians'
title（'
波束宽度与达波方向及阵元数目的关系'
legend（'
N=16'
N=128'
N=1024'
（2）仿真结果
结果
3.当阵元间距
时，会出现栅瓣，导致空间模糊
（1）仿真结果
非归一化
4.类似于时域滤波，天线方向图是最优权的傅立叶变换
source_num=1;
d_lambda=0.5;
w=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0）*[0:
a=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta（j））*[0:
subplot（1,2,1）;
plot（theta,patterndBnorm）;
axis（[-2.02.0-500]）;
subplot（1,2,2）;
pfft=fftshift（fft（w,256））;
pfftmag=abs（pfft）;
pfftmagnorm=pfftmag/max（max（pfftmag））;
pfftdB=20*log10（pfftmagnorm）;
pfftdBnorm=20*log10（pfftmagnorm）;
plot（linspace（-pi/2,pi/2,256）,pfftdBnorm）;
FFT_amplitude/dB'
5.最大信噪比准则方向图和功率谱
element_num=8;
%间距为半波长
theta=-90:
%扫描范围
%来波方位
theta1=20;
%干扰方向
L=512;
%采样点数
fori=1:
L
amp0=10*randn
（1）;
amp1=200*randn
（1）;
ampn=1;
s（:
i）=amp0*exp（imag*2*pi*0.5*sin（theta0*pi/180）*[0:
j（:
i）=amp1*exp（imag*2*pi*0.5*sin（theta1*pi/180）*[0:
n（:
i）=ampn*exp（randn（element_num,1）+imag*randn（element_num,1））;
Rs=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））;
%特征向量排序
Wopt=V（:
I（8））;
%最优权矢量
a=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta（j）*pi/180）*[0:
f（j）=Wopt'
p（j）=a'
*Rs*a+a'
*Rnj*a;
F=20*log10（abs（f）/max（max（abs（f））））;
P=20*log10（abs（p）/max（max（abs（p））））;
subplot（1,2,1）
plot（theta,F）;
plot（theta0,-80:
0,'
.'
plot（theta1,-80:
theta/0'
FindB'
max-SNR方向图'
axis（[-9090-800]）;
plot（theta,P,'
功率indB'
max-SNR功率谱'
6.ASC旁瓣相消----MSE准则
（1）matlab程序
M=32;
%辅助天线数目
%阵元间距
theta0=-30;
theta1=60;
%采样单元数
s=zeros（1,512）;
%预划分一个区域
forii=1:
amp0=1*randn
（1）;
%信号的幅度随机产生，保证信号之间是不相关的
ampn=1;
jam（:
ii）=amp1*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta1*pi/180）*[0:
M-1]'
）+ampn*（randn（M,1）+imag*randn（M,1））;
%干扰+噪声
s（ii）=amp0*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180））+amp1*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta1*pi/180））+ampn*（randn（1,1）+imag*randn（1,1））;
%接收信号（信号+干扰+噪声）
s0（ii）=amp0*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180））;
Rx=1/L*jam*jam'
r_xd=1/L*jam*s'
Wopt=pinv（Rx）*r_xd;
delta=s0-（s-Wopt'
*jam）;
delta1=abs（mean（delta.^2）-（mean（delta））.^2）;
forjj=1:
a=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta（jj））*[0:
f（jj）=Wopt'
plot（theta*180/pi,F）;
plot（theta0,-50:
plot（theta1,-50:
theta/°
'
F/dB'
MSE准则下的方向图'
axis（[-9090-500]）;
7.线性约束最小方差（LCMV）准则
%阵元数
%阵元间距与波长的关系
%搜索范围
%三个信号源的来波方向
theta1=30;
theta2=60;
amp1=100*randn
（1）;
amp2=10*randn
（1）;
ampn=10;
x（:
i）=amp0*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180）*[0:
）+amp1*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta1*pi/180）*[0:
）+amp2*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta2*pi/180）*[0:
）+ampn*（randn（element_num,1）+imag*randn（element_num,1））;
Rx=1/L*x*x'
steer1=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180）*[0:
steer2=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta1*pi/180）*[0:
steer3=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta2*pi/180）*[0:
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（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta（j）*pi/180）*[0:
f（j）=w'
p（j）=1/（a'
*inv（Rx）*a）;
F=20*log10（abs（f）/（max（max（abs（f）））））;
plot（theta0,-20:
plot（theta1,-20:
plot（theta2,-20:
Caponbeamforming方向图'
axis（[-9090-200]）;
P=20*log10（abs（p）/（max（max（abs（p）））））;
subplot（1,2,2）
plot（theta,P）;
P/dB'
Caponbeamforming功率谱'
8.Caponbeamforming
L=1000;
amp2=200*randn
（1）;
ampn=3;
x（:
R=inv（Rx）;
steer=exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180）*[0:
w=R*steer/（steer'
*R*steer）;
*R*a）;
plot（theta2,-50:
axis（[-9090-900]）;
9.不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成
theta1=50;
L=1024;
amp1=50*randn
（1）;
ampn=0.5;
i）=amp1*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta1*pi/180）*[0:
i）=ampn*exp（imag*2*pi*randn
（1）*[0:
Rx=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（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180）*[0:
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
f1（j）=Wopt_Rx'
f2（j）=Wopt_Rnj'
F1=20*log10（abs（f1）/max（max（abs（f1））））;
F2=20*log10（abs（f2/max（max（abs（f2）））））;
figure;
plot（theta,F1,theta,F2,'
F（1,2）/dB'
不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成'
axis（[-9090-600]）;
10．多点约束的Capon波束形成和方向图
0.3:
theta2=50;
Rx=zeros（element_num,element_num）;
%产生协方差矩阵
amp1=10*randn
（1）;
amp2=50*randn
（1）;
ampn=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（:
）+ampn*exp（imag*2*pi*randn
（1）*[0:
）+j（:
i）;
%表示接收信号
w=amp0*exp（imag*2*pi*d_lambda*sin（theta0*pi/180）*[0:
P=20*log10（a
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