窄带波束形成

最新推荐文章于 2024-09-17 09:59:00 发布

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#波束形成 #beamforming #阵列信号处理 #波束图 #波束响应 #窄带波束形成 #宽带波束形成

本文介绍了阵列信号处理中的窄带和宽带波束形成技术，包括基本原理、结构示例、输出信号表达式以及FIR滤波器的应用。特别关注了如何设计波束指向特定方向并抑制干扰，以及MATLAB工具在设计过程中的应用。

阵列信号处理有以下三个研究方向：

检测入射信号是否存在，以及入射信号的数目
检测入射信号的到达方向（DOA)角
增强某个感兴趣方向的信号，抑制其他方向的干扰（beamforming)

波束形成（beamforming）分为窄带波束形成和宽带波束形成。窄带可简单理解为信号只有一个频率，宽带就是信号有无限多个频率。麦克风阵列信号处理就涉及到宽带波束形成。在介绍宽带波束形成之前，我们先介绍窄带波束形成。

窄带波束形成

下图是一个基于线阵的波束形成简单结构，由M个阵元组成的线性阵列，对波场进行空间采样。

输出信号的表达式：

$x_{m}(t)$ 就是第m个阵元采集到的信号， $w_{m}$ 是第m个阵元的权重系数。

对于输入平面波信号是复信号 $e^{jwt}$ （对应的角频率是 $w$ ），DOA角度是 $\theta$ （范围是[ $-\pi/2$ $\pi/2$ ]）。如上图所示， $\theta$ 角是相对于与线性阵列垂直方向定义的。

如果如果第0个阵元采集到的信号是 $x_{0}(t) = e^{jwt}$ ，第 $m$ 个阵元采集到的信号是 $x_{m}(t) = e^{jw(t-\tau_{m})}$

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