自适应波束成型
自适应波束形成的好处
ULA的窄带相移波束形成器使用选择的权重独立于数组接收的任何数据。窄带相移波束形成器中的权值将阵列响应引导到指定的方向。然而，它们没有考虑任何干扰情况。因此，这些传统的波束形成器容易受到干扰信号的影响。如果这种干扰信号发生在阵列响应的旁瓣处，则可能是一个特殊的问题。
相比之下，自适应或统计最佳的波束形成器可以解释干扰信号。一个自适应beamformer算法根据接收数据的统计信息选择权重。例如，自适应波束形成器可以通过使用接收到的数据在阵列响应中放置空值来提高信噪比。这些零位以与干扰信号相对应的角度放置。
金宝app支持自适应波束形成
相控阵系统工具箱™软件提供了这些自适应波束形成器:
线性约束最小方差(LCMV)波束形成器
最小方差无失真响应波束成像器
弗罗斯特beamformers
LCMV波束形成器无效
这个例子展示了如何使用LCMV波束形成器将阵列响应的null指向干扰源的方向。该阵列为10元均匀线性阵列(ULA)。默认情况下，ULA单元为各向同性天线分阶段。IsotropicAntennaElement系统对象™。设置天线元件的频率范围，使载频处于工作范围内。载频为1ghz。
Fc = 1e9;Lambda = physconst“光速”) / fc;阵列=相控。齿龈(“NumElements”10“ElementSpacing”λ/ 2);array.Element.FrequencyRange = [8e8 1.29 e9];
使用简单的矩形脉冲模拟测试信号。
T = linspace(0,0.3,300)';Testsig = 0 (size(t));Testsig (201:205) = 1;
假设矩形脉冲从30°方位角和0°仰角入射到ULA上。使用collectPlaneWave函数，从入射角模拟脉冲波形的接收。
Angle_of_arrival = [30;0];x = collectPlaneWave(array,testsig,angle_of_arrival,fc);
信号x是一个有十列的矩阵。每一列表示在数组元素之一处接收到的信号。
构造一个传统的相移波束形成器。设置WeightsOutputPort财产真正的输出空间滤波权值。
Convbeamformer =阶段性的。PhaseShiftBeamformer (“SensorArray”数组,.．.“OperatingFrequency”1 e9“方向”angle_of_arrival,.．.“WeightsOutputPort”,真正的);
在信号中加入复值高斯白噪声x．为可重复的结果设置默认随机数流。
rng默认的Npower = 0.5;x = x +√- / 2)* (randn(大小(x)) + 1我* randn(大小(x)));
方法创建干扰源分阶段。BarrageJammer系统对象。指定弹幕干扰器的有效辐射功率为10 W。来自弹幕干扰器的干扰信号从120°方位角和0°仰角入射到ULA上。使用collectPlaneWaveULA System对象的函数来模拟干扰信号的接收。
干扰器=阶段性的。BarrageJammer (“ERP”10“SamplesPerFrame”, 300);Jamsig = jammer();Jammer_angle = [120;0];jamsig = collectPlaneWave(array,jamsig,jammer_angle,fc);
加入复值高斯白噪声来模拟与干扰信号不直接相关的噪声贡献。同样，为可重复的结果设置默认随机数流。此噪声功率低于干扰机功率0分贝。使用常规波束形成器形成信号。
noisePwr = 1e-5;rng (2008);噪声=√(noisePwr/2)*.．.(randn(size(jamsig)) + 1j*randn(size(jamsig)));Jamsig = Jamsig + noise;Rxsig = x + jamsig;[yout,w] = convbeamformer(rxsig);
使用相同的ULA阵列实现自适应LCMV波束形成器。使用无目标数据，jamsig，作为训练数据。输出波束形成信号和波束形成权值。
转向矢量=相控。SteeringVector (“SensorArray”数组,.．.“PropagationSpeed”physconst (“光速”));LCMVbeamformer =相控的。LCMVBeamformer (“DesiredResponse”, 1.．.“TrainingInputPort”,真的,“WeightsOutputPort”,真正的);LCMVbeamformer。Constraint = steeringvector(fc,angle_of_arrival);LCMVbeamformer。DesiredResponse = 1;[yLCMV,wLCMV] = LCMVbeamformer(rxsig,jamsig);
绘制常规波束形成器输出和自适应波束形成器输出。
副图(211)图(t,abs(yout))轴紧标题(“传统Beamformer”) ylabel (“级”) subplot(212) plot(t,abs(yLCMV))轴紧标题(“LCMV(自适应)波束形成器”)包含(“秒”) ylabel (“级”）
自适应波束形成器在0.2 s时显著提高了矩形脉冲的信噪比。
使用常规和LCMV权值，绘制每个波束形成器的响应图。
次要情节(211)模式(数组、fc (180:180) 0“PropagationSpeed”physconst (“光速”)，.．.“CoordinateSystem”，“矩形”，“类型”，“powerdb”，“正常化”,真的,.．.“重量”, w)标题(“使用常规波束形成权值的阵列响应”）;次要情节(212)模式(数组、fc (180:180) 0“PropagationSpeed”physconst (“光速”)，.．.）“CoordinateSystem”，“矩形”，“类型”，“powerdb”，“正常化”,真的,.．.“重量”wLCMV)标题(“LCMV波束形成权值的阵列响应”）;
自适应波束在干扰信号的到达角120°处设零值。
另请参阅
分阶段。FrostBeamformer|分阶段。LCMVBeamformer|分阶段。MVDRBeamformer
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