宽带波束形成- MATLAB & Simulink - Math金宝appWorks España - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

宽带波束形成

金宝app支持宽带波束形成

通过将传感器输入乘以复指数并加上适当的相移实现的波束形成仅适用于窄带信号。在宽带的情况下，或者宽带，信号，转向矢量不是一个单一频率的函数。宽带处理通常用于麦克风和声学应用。

相控阵系统工具箱™软件提供常规和自适应宽带波束形成器。它们包括:

看到使用麦克风阵列的声学波束形成以宽带波束形成为例，从噪声中提取语音信号。

麦克风ULA阵列的时延波束形成

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本例展示了如何使用全向元件麦克风阵列进行宽带常规时延波束形成。创建一个声波(压力波)啁啾信号。啁啾信号的带宽为1千赫，在地面上以340米/秒的速度传播。

注意:此示例仅在R2016b或更高版本中运行。如果您正在使用较早的版本，请将对函数的每次调用替换为等效的调用一步语法。例如，替换myObject (x)与步骤(myObject x)．

C = 340;T = linspace(0,1,50e3)';Sig = chirp(t,0,1,1000);

用十元ULA收集声啁啾。在50khz采样频率下，使用全向传声器元件，其间距小于波长的一半。啁啾以角度入射到ULA上 $6 0^{\circ}$ 方位和 $0^{\circ}$ 海拔高度。在信号中加入随机噪声。

麦克风=阶段性。OmnidirectionalMicrophoneElement (.．.“FrequencyRange”20 e3, [20]);阵列=相控阵。齿龈(“元素”麦克风,“NumElements”10.．.“ElementSpacing”, 0.01);收集器=阶段性。WidebandCollector (“传感器”数组,“SampleRate”5 e4,.．.“PropagationSpeed”c“ModulatedInput”、假);四刚= [60;0];Rsig =采集器(sig,sigang);Rsig = Rsig + 0.1*randn(size(Rsig));

采用宽带常规时延波束形成器来提高接收信号的信噪比。

波束形成器=相控。TimeDelayBeamformer (“SensorArray”数组,.．.“SampleRate”5 e4,“PropagationSpeed”c“方向”, sigang);Y =波束形成器(rsig);次要情节(2,1,1)情节(t(1:5000),真正的(rsig (1:5e3 5)))轴([0,t(5000), -0.5, 1])标题(ULA的第5个元素的信号(实部)次要情节(2,1,2)情节(t(1:5000),真正的(y (1:5e3)))轴([0,t(5000), -0.5, 1])标题(带有时滞波束形成的信号(实部))包含(“秒”）

图中包含2个轴对象。在ULA的第5个元素中带有标题Signal(实部)的Axes对象1包含一个类型为line的对象。带有时滞波束形成的标题为Signal(实部)的Axes对象2包含一个line类型的对象。

宽带波束形成器性能的可视化

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本例展示了如何绘制声学麦克风元件和麦克风元件阵列的响应图，以验证波束形成器的性能。阵列必须在整个带宽范围内保持可接受的阵列模式。

使用余弦天线元件作为麦克风，创建一个麦克风的11元均匀线性阵列(ULA)。的分阶段。CosineAntennaElementSystem object™也足够通用，可以用作麦克风元素，因为它创建或接收标量字段。您需要将响应频率更改为可听范围。此外，确保PropagationSpeed参数。模式方法设置为空气中的声速。

C = 340;频率= [1000 2750];Fc = 2000;数字= 11;麦克风=阶段性。CosineAntennaElement(“FrequencyRange”、频率);阵列=相控阵。齿龈(“NumElements”元素个数,.．.“ElementSpacing”, 0.5 * c / fc,“元素”、麦克风);

绘制麦克风元件在一组频率上的响应模式。

plotFreq = linspace(min(频率)，max(频率)，15);模式(麦克风、plotFreq 180:180, 0,“CoordinateSystem”，“矩形”，.．.“PlotStyle”，“瀑布”，“类型”，“powerdb”）

图中包含一个轴对象。标题为azuth Cut(仰角= 0.0°)的axis对象包含一个类型为surface的对象。

该图显示元素模式在整个带宽上是恒定的。

在同一频率集上绘制一个11元数组的响应模式。

模式(数组、plotFreq 180:180, 0,“CoordinateSystem”，“矩形”，.．.“PlotStyle”，“瀑布”，“类型”，“powerdb”，“PropagationSpeed”c)

图中包含一个轴对象。标题为azuth Cut(仰角= 0.0°)的axis对象包含一个类型为surface的对象。

该图显示了元素模式主瓣随频率而减小。

在阵列上应用子带相移波束形成器。感兴趣的方向是方位角30°，仰角0°。有8个子带。

方向= [30;0];Numbands = 8;波束形成器=相控。SubbandPhaseShiftBeamformer (“SensorArray”数组,.．.“方向”、方向、.．.“OperatingFrequency”足球俱乐部,“PropagationSpeed”c.．.“SampleRate”1 e3,.．.“WeightsOutputPort”,真的,“SubbandsOutputPort”,真的,.．.“NumSubbands”, numbands);Rx = ones(numbands,numels);[y,w,centerfreqs] =波束形成器(rx);

利用来自波束形成器的权值和中心频率绘制阵列的响应模式。

模式(数组,centerfreqs。”[180:180],0,“重量”w,“CoordinateSystem”，“矩形”，.．.“PlotStyle”，“瀑布”，“类型”，“powerdb”，“PropagationSpeed”c)

图中包含一个轴对象。标题为azuth Cut(仰角= 0.0°)的axis对象包含一个类型为surface的对象。

上图显示了每个子带中心频率处的波束形成模式。

在二维空间中绘制三个频率的响应模式。

中心频率= fftshift(中心频率);W = fftshift(W,2);Idx = [1,5,8];模式(数组,centerfreqs (idx)。[180:180],0,“重量”w (: idx),“CoordinateSystem”，“矩形”，.．.“PlotStyle”，“叠加”，“类型”，“powerdb”，“PropagationSpeed”传说,c) (“位置”，“南”）

图中包含一个轴对象。标题为azuth Cut(仰角= 0.0°)的axis对象包含3个类型为line的对象。这些物体代表了1.500千赫，2.000千赫，2.375千赫。

该图表明，当波束宽度随频率减小时，主束方向保持不变。