宽带波束形成- MATLAB和Simulink MathWork金宝apps日本 - 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具有适当相移的复指数实现的波束形成只适用于窄带信号。在宽带的情况下，或宽带，则转向矢量不是单一频率的函数。宽带处理通常用于传声器和声学应用。

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:

看到利用麦克风阵列形成声波束以宽带波束形成在噪声中提取语音信号为例。

麦克风ULA阵列的时延波束形成

打开生活的脚本

这个例子展示了如何用全向元件的麦克风阵列来实现宽带传统时延波束形成。创建一个声波(压力波)啁啾信号。啁啾信号带宽为1 kHz，在地面以340米/秒的速度传播。

注意:此示例仅在R2016b或更高版本中运行。如果您使用的是较早的版本，请将每个函数调用替换为等效函数一步语法。例如,替换myObject (x)与步骤(myObject x)．

c = 340;t = linspace (0, 1, 50 e3) ';sig =唧唧声(t, 0, 1000);

用10个元素的ULA收集声啁啾。使用全向麦克风元件间隔小于一半的波长在50千赫采样频率。啁啾以一个角度入射到ULA上 $6 0^{\circ}$ 方位和 $0^{\circ}$ 海拔高度。给信号添加随机噪声。

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

采用宽带常规延时波束形成器提高接收信号的信噪比。

beamformer =分阶段。TimeDelayBeamformer (“SensorArray”数组,.．.“SampleRate”5 e4,“PropagationSpeed”c“方向”, sigang);y = beamformer (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(“信号(实部)在第5元素的ULA”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(“带延时波束形成的信号(实部)”)包含(“秒”）

图中包含2个轴对象。ULA的第5个元素的标题为Signal(实部)的轴对象1包含一个类型为line的对象。带有延时波束形成的信号(实部)轴对象2包含一个类型为line的对象。

宽带波束形成器性能的可视化研究

打开生活的脚本

这个例子展示了如何绘制传声器元件和传声器元件阵列的响应，以验证波束形成器的性能。阵列必须在整个带宽内保持一个可接受的阵列模式。

使用余弦天线元件作为麦克风，创建一个11元素统一线性阵列(ULA)的麦克风。的分阶段。CosineAntennaElement系统对象™足够通用，也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。另外要确保PropagationSpeed数组中的参数模式方法设置为声音在空气中的速度。

c = 340;频率= [1000 2750];fc = 2000;元素个数= 11;麦克风=分阶段。CosineAntennaElement(“FrequencyRange”、频率);数组=分阶段。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”）

Figure包含一个轴对象。标题为Azimuth Cut(仰角= 0.0°)的轴对象包含一个类型面对象。

这张图显示了元素模式在整个带宽上是恒定的。

在同一组频率上绘制一个11元素阵列的响应模式。

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

Figure包含一个轴对象。标题为Azimuth Cut(仰角= 0.0°)的轴对象包含一个类型面对象。

从图中可以看出，主瓣随频率的增加而减小。

在阵列上应用子带相移波束形成器。兴趣方向为30°方位角和0°仰角。有8个子带。

方向= (30;0);numbands = 8;beamformer =分阶段。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 = 1 (numbands元素个数);[y, w, centerfreqs] = beamformer (rx);

利用波束形成器的权重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)

Figure包含一个轴对象。标题为Azimuth Cut(仰角= 0.0°)的轴对象包含一个类型面对象。

上面的图显示了每个子带中心频率处的波束形成模式。

在二维中绘制三个频率处的响应模式。

centerfreqs = fftshift (centerfreqs);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”）

Figure包含一个轴对象。标题为Azimuth Cut(仰角= 0.0°)的轴对象包含3个类型线对象。这些物体分别代表1.500千赫、2.000千赫和2.375千赫。

图中显示主波束方向保持不变，而波束宽度随频率减小。