波束形成 Matlab程序Word文档格式.docx

1、amplitudetitle（8阵元均匀线阵方向图当来波方向为45度时，仿真图如下：8阵元均匀线阵方向图如下，来波方向为0度，20log（dB）随着阵元数的增加，波束宽度变窄，分辨力提高：仿真图如下：2. 波束宽度与波达方向及阵元数的关系clcclear all close allima=sqrt（-1）;element_num1=16; %阵元数element_num2=128; element_num3=1024;lamda=0.03; %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

2、）*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）;plot（theta,fai,r,theta,psi,b,theta,beta,g）,grid onthetaWidth in radians波束宽度与波达方向及阵元数的关系3. 当阵元间距

3、 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：element_num=32;source_num=1; %信源数 %来波方向w=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta0）*0: a=exp（ima*2*pi*d_lamda*sin（theta（j）*0: end subplot（1,2,1）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）,grid onFFT_amplitude最优权的傅里叶

4、变换5. %最大信噪比准则方向图和功率谱 %阵元数为8 %间距为半波长theta=-90: %范围theta1=20; %干扰方向L=512; %采样单元数for i=1:L amp0=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）;Rs=1/L

5、*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 a=exp（ima*2*pi*d_lamda*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（121）plot（theta,F）;grid on;

6、hold onplot（theta0,-50:0,.plot（theta1,-50:theta/0F in dBmax-SNR 方向图axis（-90 90 -50 0）;subplot（122）plot（theta,P,grid on功率 in dBmax-SNR功率谱6. %ASC旁瓣相消-MSE准则clear allM=32; %辅助天线的数目d_lamda=.5;theta0=-30;theta1=60; %干扰方向 s=zeros（1,512）; %预划分一个区域for ii=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 jam（:,ii）

7、=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）;Rx=1/L*jam*jam %噪声自相关矩阵，相当于

8、X（t）r_xd=1/L*jam*sWopt=pinv（Rx）*r_xd;delta=s0-（s-Wopt*jam）;delta1=abs（mean（delta.2）-（mean（delta）.2） %方差for jj=1: a=exp（ima*2*pi*.5*sin（theta（jj）*0: f（jj）=WoptF=20*log10（abs（f）/（max（max（abs（f）;figure（1）plot（theta*180/pi,F）,grid on,hold ontheta/oF/dBMSE准则下的方向图%可为x轴和y轴设置一个极限范围7. %线性约束最小方差（LCMV）准则 clear

9、 all ;90-0.3; %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（:）+. amp1*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0: amp2*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta2*pi/180）*0: ampn*（randn（element_num,1）+ima*randn（element_num,1）;Rx=1/L*x* xsteer1=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0

10、:steer2=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0:steer3=exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta2*pi/180）*0:C=steer1 steer2 steer3;F=1 0 1 %把三个方向都作为来波方向w=inv（Rx）*C*（inv（C*inv（Rx）*C）*F; f（j）=w p（j）=1/（a*inv（Rx）*a）;f=10*log10（abs（f）/（max（max（abs（f）;plot（theta,f）,grid on,hold onplot（theta0,-20:plot（theta1,-20:plot（thet

11、a2,-20:Capon beamforming方向图axis（-90 90 -20 0）;P=10*log10（abs（p）/（max（max（abs（p）;plot（theta,P）,grid on,hold on功率/dBCapon beamforming功率谱8. %Capon beamformingClc; %干扰方向L=1000;%信号的幅度随机产生，保证信号之间是不相关的 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）

12、;%Capon最优权矢量*R*a）;P=20*log10（abs（p）/（max（max（abs（p）;%此处是功率的对数形式Figure;plot（theta,F）,grid on,hold onplot（theta2,-50:plot（theta,P）,grid on9. %不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成theta1=50;%采样单元数 amp1=50*randn（1）; ampn=0.5;,i）=ampn*exp（ima*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

13、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 f1（j）=Wopt_Rx f2（j）=Wopt_RnjF1=20*log10（abs（f1）/max（max（abs（f1）;F2=20*log10（abs（f2）/max（max（abs（f2）;plot（theta,F1,theta,F2,）,grid on;F（1,2）/dB不同方法估计协方差矩阵的C

14、apon波束形成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）; 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（:）+. namp*exp（ima*2*pi*randn（1）*0:,i）;%表示接收信号Rx=Rx+1/L*x*xw=amp0*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta0*pi/180）*0:amp2*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta2*pi/180）*0:amp1*exp（ima*2*pi*1/2*sin（theta1*pi/180）*0:F=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capon beamforming方向图P/dBcapon beamforming功率谱大作业%自适应波束形成方向图c=3e8;f=500e6;lamda=c/f;theta1=45; amp2=100*randn（1）; ampn*（r