传统和自适应波束形成器
这个例子展示了如何将Simulink®中的传统波束形成和自适应波束形成应用于天线阵列接收的窄带信号。金宝app信号模型包括噪声和干扰。这个例子是基于传统和自适应波束形成器的例子。
可用的示例实现
这个例子包括两个Simulink®模型:金宝app
常规波束形成与噪声:slexBeamformerExample.slx
传统和自适应干扰波束形成器:slexBeamformerInterferenceExample.slx
带噪声的常规波束形成
第一个模型模拟了在10元均匀线性天线阵列(ULA)上接收带有延迟偏移的矩形脉冲。脉冲源位于45度的方位角和0度的仰角。在阵列的每个元素处，将功率为0.5瓦的噪声添加到信号中。然后应用相移波束形成器。该例子比较了相移波束形成器的输出与在天线元件之一接收的信号。
该模型由信号仿真阶段和信号处理阶段组成。与模型的每个阶段相对应的块是:
信号仿真
矩形-产生矩形脉冲。抵消波形-延迟块延迟每个脉冲150个样本。信号的方向-常数块指定脉冲的入射方向窄带Rx数组块。窄带Rx数组—模拟ULA接收到的信号。这个块的第一个输入是一个列向量，它包含接收到的脉冲。假设脉冲是窄带的，载波频率等于在块对话面板中指定的工作频率。第二个输入(Ang)指定脉冲的入射方向。天线阵列的配置是由一个助手脚本作为MATLAB®工作空间中的变量创建的。该变量由传感器阵列选项卡的方块对话面板。使用一个变量使它更容易共享天线阵列的配置跨越几个块。输出的每一列对应于在天线阵列的每个单元接收到的信号。接收机前置放大器—增加接收信号的热噪声。
信号处理
角度beamform-常数块指定相移Beamformer波束形成的方向。相移Beamformer—对通过输入端口的矩阵进行窄带时延和波束形成X沿输入端口指定的方向盎．二维选择器-选择一个天线单元的接收信号。
探索的例子
几个模型参数由辅助函数计算helperslexBeamformerParam．要从模型中打开函数，请单击修改仿真参数块。该函数在加载模型时执行一次。它向工作区导出一个结构，该结构的字段被模型的对话框面板引用。要修改任何参数，可以从命令提示符更改结构中的值，或者编辑helper函数并重新运行它来更新参数结构。
并显示结果
下面的显示显示了单个元素(未波束形成)的输出与参考脉冲的比较，以及波束形成器的输出与参考脉冲的比较。当接收到的信号没有波束形成时，由于噪声无法检测到脉冲。通过对波束形成器输出信号的显示，波束形成的信号远大于噪声。输出信噪比大约是单个天线接收信号的10倍，因为10元阵列产生的阵列增益为10。
传统和自适应干扰波束形成器
第二个模型说明了在方位为30度和50度的两个干扰信号存在的情况下波束形成。干涉幅值比脉冲幅值大得多。噪音等级设置为-50 dBW，只突出干扰的效果。将相移、MVDR和LCMV波束形成器应用于接收信号，并对其结果进行了比较。
在之前的模型中使用的块中添加了几个新的块:
随机源-两个块生成高斯向量来模拟干扰信号(标记Interference1和Interference2）连接-连接的输出随机源和矩形分成3列矩阵。信号的方向-常数块指定脉冲和干扰信号的入射方向窄带Rx数组块。MVDR Beamformer—按照指定方向进行MVDR波束形成。淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒Beamformer-在指定的约束矩阵和期望的响应下执行LCMV波束形成。
探索的例子
本例中使用的助手函数是helperslexBeamformerParam．要从模型中打开函数，请单击修改仿真参数块。脉冲、干扰信号和波束形成方向也可以在运行时通过改变角度来改变信号的方向和角度beamform在不停止模拟的情况下阻塞。
并显示结果
下图显示了相移波束形成器的输出。它不能检测脉冲，因为干扰信号比脉冲信号强得多。
下图显示了MVDR波束形成器的输出。MVDR波束形成器保留沿期望方向到达的信号，同时试图抑制来自其他方向的信号。在这个例子中，两个干扰信号都被抑制，并且在45度方位角的脉冲被保留。
然而，MVDR波束形成器对波束形成方向非常敏感。如果目标信号沿与期望方向略有不同的方向接收，MVDR波束形成器抑制它。这是因为MVDR波束形成器将所有的信号(除了沿着期望方向的信号)视为不希望的干扰。这种效果有时被称为“信号自归零”。下面的显示显示了当我们改变目标信号的方向时会发生什么信号的方向挡到43，而不是45。注意与参考脉冲相比，接收脉冲是如何被抑制的。
您可以使用LCMV波束形成器来防止信号自零，方法是扩大信号方向周围的区域，以便保留信号。在这个例子中，施加了三个独立但间隔紧密的约束，以保持方位对应的43、45和47度的响应。这些方向上的期望响应都设置为1。如图所示，脉冲被保留下来。
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