波束形成-Matlab程序

1.

均匀线阵方向图

< br>%8

阵元均匀线阵方向图，来波方向为

0

度

clc;

clear all;

close all;

imag=sqrt(-1);

element_num=8 ;%

阵元数为

8

d_lamda=1 /2;%

阵元间距

d

与波长

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:el ement_num-1]');

for

j=1:length(theta)

a=e xp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:element_num- 1]');

p(j)=w'*a;

end

figure;

plot(theta,abs(p)),grid on

xlabel('theta/radian')

ylabel('amplitude')

title('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

clc

clear all

close all

ima=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;

for j=1:length(theta);

fai(j)=theta(j) *pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lamda/(element_n um1*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));

end

figure;

plot(theta,fai,'r',t heta,psi,'b',theta,beta,'g'),grid on

xlabel('theta');

ylabel('Width in radians')

t itle('

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

d

?

?

/

2

时，会出现栅瓣，导致空间模糊。仿真图如下：

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：

clc

clear all

close all

ima=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

w=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*[0:e lement_num-1]');

for j=1:length(theta);

a=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:e lement_num-1]');

p(j)=w'*a;

end

figure;

subplot(1,2,1)

plot(theta,abs(p)),grid on

xlabel('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)),grid on

xlabel('theta/radian')

ylabel('FFT_amplitude')

titl e('

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;

clear all;

close all;

ima=sqrt(-1);

element_num=8;

%

阵元数为

8

d_lamda=1/2;

%

间距为半波长

theta=-90:0.5:90;

%

范围

theta0=0;

%

来波方向

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:element_num-1] ');

j(:,i)=amp1*exp(ima*2*pi*1/ 2*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]');

n(:,i)=ampn*(randn(element_num,1)+ima*ran dn(element_num,1));

end

Rs=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

< br>

[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

for j=1:length(theta)

a=e xp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:elemen t_num-1]');

f(j)=Wopt'*a;

p(j)=a'*Rs*a+a'*Rnj*a;

end

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;hold on

plot(theta0,-50:0,'.');plot(theta1,-50:0,'.')

xlabel('theta/0');ylabel('F in dB');

title('max-SNR

方向图

');

axis([-90 90 -50 0]);

hold on

subplot(122)

plot(theta,P,'r');grid on

xl abel('theta/0');ylabel('

功率

in dB');

title('max- SNR

功率谱

')

仿真图如下：

6.

%ASC

旁瓣相消

----MSE

准则

clc;close all;clear all

ima=sqrt(-1);

M=32;

%

辅助天线的数目

d_lamda=.5;

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(ima*2*pi*0.5*sin(theta1*pi/180)*[0:M-1]')+ampn *(randn(M,1)

+ima*randn(M,1));

%

干扰

+< /p>

噪声

s(ii)=amp0*exp( ima*2*pi*0.5*sin(theta0*pi/180))+amp1*exp(ima*2*pi *0.5*sin(thet

a1*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*p i/180));

end

Rx=1/L*jam*jam';

%

噪声自相关矩阵，相当于