自适应波束形成与Matlab程序代码注解.docx

1、自适应波束形成与Matlab程序代码注解1.均匀线阵方向图（1）matlab 程序clc;clear all;close all;imag=sqrt(-1);element_num=32;%阵元数为8d_lamda=1/2;%阵元间距d与波长lamda的关系theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);theta0=0;%来波方向w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*0:element_num-1);for j=1:length(theta) a=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*0:element_num-

2、1); p(j)=w*a;endpatternmag=abs(p);patternmagnorm=patternmag/max(max(patternmag);patterndB=20*log10(patternmag);patterndBnorm=20*log10(patternmagnorm);figure(1)plot(theta*180/pi,patternmag);grid on;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/p

3、i) 度);hold on;figure(2)plot(theta,patterndBnorm,r);grid on;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);axis(-1.5 1.5 -50 0); (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（1）ma

4、tlab 程序clc;clear all;close all;imag=sqrt(-1);element_num1=16;element_num2=128;element_num3=1024;lambda=0.1;d=0.5*lambda;theta=0:0.5:90;for j=1:length(theta)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

5、);beta(j)=theta(j)*pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lambda/(element_num3*d);endfigureplot(theta,fai,r,theta,psi,b,theta,beta,g);grid on;xlabel(theta);ylabel(width in radians);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

6、（1）matlab 程序clc;clear all;close all;imag=sqrt(-1);element_num=32;source_num=1;d_lambda=0.5;theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);theta0=0;w=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0)*0:element_num-1);for j=1:length(theta) a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*0:element_num-1); p(j)=w*a;endpatternmag=abs(p);pattern

7、magnorm=patternmag/max(max(patternmag);patterndB=20*log10(patternmag);patterndBnorm=20*log10(patternmagnorm);figure(1)subplot(1,2,1);plot(theta,patterndBnorm);grid on;xlabel(theta/radian);ylabel(amplitude/dB);axis(-2.0 2.0 -50 0);subplot(1,2,2);pfft=fftshift(fft(w,256);pfftmag=abs(pfft);pfftmagnorm=

8、pfftmag/max(max(pfftmag);pfftdB=20*log10(pfftmagnorm);pfftdBnorm=20*log10(pfftmagnorm);plot(linspace(-pi/2,pi/2,256),pfftdBnorm);grid on;xlabel(theta/radian);ylabel(FFT_amplitude/dB);axis(-2.0 2.0 -50 0);（2）仿真结果5.最大信噪比准则方向图和功率谱（1）matlab 程序clc;clear all;close all;imag=sqrt(-1);element_num=8;%阵元数为8d_l

9、ambda=0.5;%间距为半波长theta=-90:0.5:90;%扫描范围theta0=0;%来波方位theta1=20;%干扰方向L=512;%采样点数for i=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:element_num-1); j(:,i)=amp1*exp(imag*2*pi*0.5*sin(theta1*pi/180)*0:element_num-1); n(:,i)=ampn*exp(randn(element_nu

10、m,1)+imag*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); %特征向量排序Wopt=V(:,I(8);%最优权矢量for j=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*0:element_num-1); f(j)=Wopt*a; p(j)=a*Rs*a+a*Rnj*a;endF=20*log10(ab

11、s(f)/max(max(abs(f);P=20*log10(abs(p)/max(max(abs(p);subplot(1,2,1)plot(theta,F);grid on;hold on;plot(theta0,-80:0,.);plot(theta1,-80:0,.);xlabel(theta/0);ylabel(F in dB);title(max-SNR 方向图);axis(-90 90 -80 0);hold on;subplot(1,2,2);plot(theta,P,r);grid on;xlabel(theta/0);ylabel(功率 in dB);title(max-S

12、NR 功率谱);grid on;axis(-90 90 -80 0);（2）仿真结果6. ASC旁瓣相消-MSE准则(1) matlab 程序clc;close all;clear all;imag=sqrt(-1);M=32;%辅助天线数目d_lambda=0.5;%阵元间距theta0=-30;%来波方向theta1=60;%干扰方向L=512;%采样单元数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 amp1=200*randn(1);ampn=1; jam(:,ii)=amp1*exp

13、(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);endRx=1/L*j

14、am*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);theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);for jj=1:length(theta) a=exp(imag*2*pi*d_lambda*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);grid on;hold on;plot(theta0,-50:0,.);plot(theta1,-50:0,.);xlabel(theta/);ylabel(F/dB);title(MSE准则下的方向图);axis(-90 90 -50 0);（2）仿真结果7. 线性约束最小方差(LCMV)准则 (1) matlab 程