波束形成Matlab程序文档格式.docx
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%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)*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);
endfigure;
plot(theta,fai,r,theta,psi,b,theta,beta,g),gridonxlabel(theta);
ylabel(Widthinradians)title(波束宽度与波达方向及阵元数的关系)仿真图如下:
3.当阵元间距时,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:
clcclearallcloseallima=sqrt(-1);
element_num=32;
%阵元数source_num=1;
%信源数d_lamda=1/2;
%阵元间距与波长的关系theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);
theta0=0;
%来波方向(ayy应该是阵列指向方向)w=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*0:
a=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*0:
subplot(1,2,1)plot(theta,abs(p),gridonxlabel(theta/radian)ylabel(amplitude)title(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),gridonxlabel(theta/radian)ylabel(FFT_amplitude)title(最优权的傅里叶变换)5.%最大信噪比准则方向图和功率谱clc;
ima=sqrt(-1);
%间距为半波长theta=-90:
%范围theta0=0;
%来波方向theta1=20;
%干扰方向L=512;
%采样单元数fori=1:
Lamp0=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);
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);
%排序Wopt=V(:
I(8);
%最优权矢量forj=1:
length(theta)a=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*pi/180)*0:
f(j)=Wopt*a;
p(j)=a*Rs*a+a*Rnj*a;
endF=20*log10(abs(f)/max(max(abs(f);
P=20*log10(abs(p)/max(max(abs(p);
subplot(121)plot(theta,F);
gridon;
holdonplot(theta0,-50:
0,.);
plot(theta1,-50:
0,.)xlabel(theta/0);
ylabel(FindB);
title(max-SNR方向图);
axis(-9090-500);
holdonsubplot(122)plot(theta,P,r);
gridonxlabel(theta/0);
ylabel(功率indB);
title(max-SNR功率谱)仿真图如下:
6.%ASC旁瓣相消-MSE准则clc;
clearallima=sqrt(-1);
M=32;
%辅助天线的数目d_lamda=.5;
theta0=-30;
%来波方向theta1=60;
%采样单元数s=zeros(1,512);
%预划分一个区域forii=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);
jam(:
ii)=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);
endRx=1/L*jam*jam;
%噪声自相关矩阵,相当于X(t)r_xd=1/L*jam*s;
Wopt=pinv(Rx)*r_xd;
delta=s0-(s-Wopt*jam);
delta1=abs(mean(delta.2)-(mean(delta).2)%方差theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);
forjj=1:
length(theta)a=exp(ima*2*pi*.5*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),gridon,holdonplot(theta0,-50:
0,.)plot(theta1,-50:
0,.)xlabel(theta/o);
ylabel(F/dB);
title(MSE准则下的方向图)axis(-9090-500);
%可为x轴和y轴设置一个极限范围仿真图如下:
7.%线性约束最小方差(LCMV)准则clc;
%阵元数d_lamda=1/2;
%阵元间距与波长的关系theta=-90:
90-0.3;
%搜索范围theta0=0;
%三个信号源的来波方向theta1=30;
theta2=60;
L=512;
amp0=10*randn
(1);
amp1=100*randn
(1);
amp2=10*randn
(1);
ampn=10;
x(:
element_num-1)+.amp1*exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta1*pi/180)*0:
element_num-1)+.amp2*exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta2*pi/180)*0:
element_num-1)+.ampn*(randn(element_num,1)+ima*randn(element_num,1);
endRx=1/L*x*x;
steer1=exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta0*pi/180)*0:
element_num-1)steer2=exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta1*pi/180)*0:
element_num-1)steer3=exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta2*pi/180)*0:
element_num-1)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(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*pi/180)*0:
f(j)=w*a;
p(j)=1/(a*inv(Rx)*a);
endf=10*log10(abs(f)/(max(max(abs(f);
figure
(1)subplot(121)plot(theta,f),gridon,holdonplot(theta0,-20:
0,.)plot(theta1,-20:
0,.)plot(theta2,-20:
title(Caponbeamforming方向图)axis(-9090-200);
%可为x轴和y轴设置一个极限范围P=10*log10(abs(p)/(max(max(abs(p);
subplot(122)plot(theta,P),gridon,holdonplot(theta0,-20:
ylabel(功率/dB);
title(Caponbeamforming功率谱)仿真图如下:
8.%CaponbeamformingClc;
%干扰方向theta2=60;
%干扰方向L=1000;
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);
%Capon最优权矢量forj=1:
p(j)=1/(a*R*a);
P=20*log10(abs(p)/(max(max(abs(p);
%此处是功率的对数形式Figure;
subplot(121)plot(theta,F),gridon,holdonplot(theta0,-50:
0,.)plot(theta2,-50:
title(Caponbeamforming方向图)axis(-9090-500);
subplot(122)plot(theta,P),gridonxlabel(theta/o);
9.%不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成clc;
%来波方向theta1=50;
amp1=50*randn
(1);
ampn=0.5;
i)=ampn*exp(ima*2*pi*randn
(1)*0:
endRx=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(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forj=1:
f1(j)=Wopt_Rx*a;
f2(j)=Wopt_Rnj*a;
endF1=20*log10(abs(f1)/max(max(abs(f1);
F2=20*log10(abs(f2)/max(max(abs(f2);
figure;
plot(theta,F1,theta,F2,r),gridon;
ylabel(F(1,2)/dB);
title(不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成);
10%多点约束的Capon波束形成和方向图clc;
0.3:
%干扰方向theta2=50;
%采样单元数Rx=zeros(element_num,element_num);
%产生协方差矩阵fori=1:
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(:
element_num-1)+.namp*exp(ima*2*pi*randn
(1)*0:
element_num-1)+.J(:
i);
%表示接收信号endRx=Rx+1/L*x*x;
w=amp0*exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta0*pi/180)*0:
endF=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figure;
plot(theta2,-50:
xlabel(theta/o);
title(caponbeamforming方向图)subplot(122)plot(theta,P),gridon,holdonplot(theta0,-50:
ylabel(P/dB);
title(caponbeamforming功率谱)仿真图如下:
大作业%自适应波束形成方向图clc;
%阵元数c=3e8;
f=500e6;
lamda=c/f;
d=1/2*lamda;
%来波方向theta1=45;
%信号的幅度随机产生,保证信号之间是不相关的amp1=100*randn
(1);
amp2=100*randn
(1);
%产生阵列信号endRx=1/L*x*x;
F=100;
%把0度方向作为来波方向w=inv(Rx)*C*(inv(C*inv(Rx)*C)*F;
a=exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta(j)*pi/180)*0:
%此处是功率的对数形式figuresubplot(121)plot(theta,P),gridon,holdonxlabel(theta/o);
title(阵列信号方向图)axis(-9090-500);
subplot(122)plot(theta,F),gridon,holdon;
plot(theta0,-50:
title(自适应波束形成方向图)仿真图如下:
当采样数L=2048时仿真图如下:
当L=512,幅度为amp0=10*randn
(1);
时仿真图如下:
当L=512,幅度为amp0=100*randn
(1);
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