自适应波束形成与Matlab程序代码注解.docx
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自适应波束形成与Matlab程序代码注解.docx
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自适应波束形成与Matlab程序代码注解
1.均匀线阵方向图
〔1matlab程序
clc;
clearall;
closeall;
imag=sqrt<-1>;
element_num=32;%阵元数为8
d_lamda=1/2;%阵元间距d与波长lamda的关系
theta=linspace<-pi/2,pi/2,200>;
theta0=0;%来波方向
w=exp
element_num-1]'>;
forj=1:
length
a=exp
element_num-1]'>;
p
end
patternmag=abs
;
patternmagnorm=patternmag/max
patterndB=20*log10
patterndBnorm=20*log10
figure<1>
plot
gridon;
xlabel<'theta/radian'>
ylabel<'amplitude/dB'>
title<[num2str
holdon;
figure<2>
plot
gridon;
xlabel<'theta/radian'>
ylabel<'amplitude/dB'>
title<[num2str
axis<[-1.51.5-500]>;
(2)仿真结果
A.来波方向为0°
不归一化
归一化
B.来波方向为45°
不归一化
归一化
C.随着阵元数的增加,波束宽度变窄,分辨力提高,仿真图如下:
非归一化
归一化
不归一化
归一化
2.波束宽度与波达方向及阵元数的关系
〔1matlab程序
clc;
clearall;
closeall;
imag=sqrt<-1>;
element_num1=16;
element_num2=128;
element_num3=1024;
lambda=0.1;
d=0.5*lambda;
theta=0:
0.5:
90;
forj=1:
length
fai
psi
beta
end
figure
plot
gridon;
xlabel<'theta'>;
ylabel<'widthinradians'>;
title<'波束宽度与达波方向及阵元数目的关系'>;
legend<'N=16','N=128','N=1024'>;
(2)仿真结果
结果
3.当阵元间距
时,会出现栅瓣,导致空间模糊
〔1仿真结果
非归一化
归一化
4.类似于时域滤波,天线方向图是最优权的傅立叶变换
〔1matlab程序
clc;
clearall;
closeall;
imag=sqrt<-1>;
element_num=32;
source_num=1;
d_lambda=0.5;
theta=linspace<-pi/2,pi/2,200>;
theta0=0;
w=exp
element_num-1]'>;
forj=1:
length
a=exp
element_num-1]'>;
p
end
patternmag=abs
;
patternmagnorm=patternmag/max
patterndB=20*log10
patterndBnorm=20*log10
figure<1>
subplot<1,2,1>;
plot
gridon;
xlabel<'theta/radian'>;
ylabel<'amplitude/dB'>;
axis<[-2.02.0-500]>;
subplot<1,2,2>;
pfft=fftshift
pfftmag=abs
pfftmagnorm=pfftmag/max
pfftdB=20*log10
pfftdBnorm=20*log10
plot
gridon;
xlabel<'theta/radian'>;
ylabel<'FFT_amplitude/dB'>;
axis<[-2.02.0-500]>;
〔2仿真结果
5.最大信噪比准则方向图和功率谱
(1)matlab程序
clc;
clearall;
closeall;
imag=sqrt<-1>;
element_num=8;%阵元数为8
d_lambda=0.5;%间距为半波长
theta=-90:
0.5:
90;%扫描范围
theta0=0;%来波方位
theta1=20;%干扰方向
L=512;%采样点数
fori=1:
L
amp0=10*randn<1>;
amp1=200*randn<1>;
ampn=1;s<:
i>=amp0*exp
element_num-1]'>;j<:
i>=amp1*exp
element_num-1]'>;n<:
i>=ampn*exp
end
Rs=1/L*s*s';%信号自相关矩阵
Rnj=1/L*
[V,D]=eig
[D,I]=sort
Wopt=V<:
I<8>>;%最优权矢量
forj=1:
length
a=exp
element_num-1]'>;
f
p
end
F=20*log10
P=20*log10
subplot<1,2,1>
plot
gridon;
holdon;
plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/0'>; ylabel<'FindB'>; title<'max-SNR方向图'>; axis<[-9090-800]>; holdon; subplot<1,2,2>; plot gridon; xlabel<'theta/0'>; ylabel<'功率indB'>; title<'max-SNR功率谱'>; gridon; axis<[-9090-800]>; 〔2仿真结果 6.ASC旁瓣相消----MSE准则 <1>matlab程序 clc; closeall; clearall; imag=sqrt<-1>; M=32;%辅助天线数目 d_lambda=0.5;%阵元间距 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 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>; ampn=1; jam<: ii>=amp1*exp M-1]'>+ampn* s s0 end Rx=1/L*jam*jam'; r_xd=1/L*jam*s'; Wopt=pinv delta=s0- delta1=abs theta=linspace<-pi/2,pi/2,200>; forjj=1: length a=exp M-1]'>; f end F=20*log10 figure<1> plot gridon; holdon; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'F/dB'>; title<'MSE准则下的方向图'>; axis<[-9090-500]>; 〔2仿真结果 7.线性约束最小方差 (1)matlab程序 clc; clearall; closeall; imag=sqrt<-1>; element_num=8;%阵元数 d_lambda=0.5;%阵元间距与波长的关系 theta=-90: 0.5: 90;%搜索范围 theta0=0;%三个信号源的来波方向 theta1=30; theta2=60; L=512;%采样单元数 fori=1: L amp0=10*randn<1>; amp1=100*randn<1>; amp2=10*randn<1>; ampn=10; x<: i>=amp0*exp element_num-1]'>+amp1*exp element_num-1]'>+amp2*exp element_num-1]'>+ampn* end Rx=1/L*x*x'; steer1=exp element_num-1]'>; steer2=exp element_num-1]'>; steer3=exp element_num-1]'>; C=[steer1steer2steer3]; F=[101]';%把三个方向都作为来波方向 w=inv forj=1: length a=exp element_num-1]'>; f p end F=20*log10 subplot<1,2,1> plot gridon; holdon; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'F/dB'>; title<'Caponbeamforming方向图'>; axis<[-9090-200]>; P=20*log10 subplot<1,2,2> plot gridon; holdon; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'P/dB'>; title<'Caponbeamforming功率谱'>; axis<[-9090-200]>; (2)仿真结果 8.Caponbeamforming (1)matlab程序 clc; clearall; closeall; imag=sqrt<-1>; element_num=8;%阵元数 d_lambda=0.5;%阵元间距与波长的关系 theta=-90: 0.5: 90;%搜索范围 theta0=0;%三个信号源的来波方向 theta1=20; theta2=60; L=1000;%采样单元数 fori=1: L amp0=10*randn<1>; amp1=200*randn<1>; amp2=200*randn<1>; ampn=3;x<: i>=amp0*exp element_num-1]'>+amp1*exp element_num-1]'>+amp2*exp element_num-1]'>+ampn* end Rx=1/L*x*x'; R=inv steer=exp element_num-1]'>; w=R*steer/ forj=1: length a=exp element_num-1]'>; f p end F=20*log10 subplot<1,2,1> plot gridon; holdon; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'F/dB'>; title<'Caponbeamforming方向图'>; axis<[-9090-500]>; P=20*log10 subplot<1,2,2> plot gridon; holdon; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'P/dB'>; title<'Caponbeamforming功率谱'>; axis<[-9090-900]>; (2)仿真结果 9.不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成 〔1matlab程序 clc; clearall; closeall; imag=sqrt<-1>; element_num=8;%阵元数为8 d_lambda=0.5;%间距为半波长 theta=-90: 0.5: 90;%扫描范围 theta0=0;%来波方向 theta1=50;%干扰方向 L=1024;%采样单元数 fori=1: L amp0=10*randn<1>; amp1=50*randn<1>; ampn=0.5; s<: i>=amp0*exp element_num-1]'>; j<: i>=amp1*exp element_num-1]'>; n<: i>=ampn*exp element_num-1]'>; end Rx=1/L* Rnj=1/L* e=exp element_num-1]'>; Wopt_Rx=inv Wopt_Rnj=inv forj=1: length a=exp element_num-1]'>; f1 f2 end F1=20*log10 F2=20*log10 figure; plot gridon; holdon; plot 0,'.'>; plot 0,'.'>; xlabel<'theta/°'>; ylabel<'F<1,2>/dB'>; title<'不同方法估计协方差矩阵的Capon波束形成'>; axis<[-9090-600]>; 〔2仿真结果 10.多点约束的Capon波束形成和方向图 〔1matlab程序 clc; clearall; closeall; imag=sqrt<-1>; element_num=8; d_lambda=0.5; theta=-90: 0.3: 90; theta0=0; theta1=20; theta2=50; L=512; Rx=zeros fori=1: L amp0=10*randn<1>; amp1=10*randn<1>; amp2=50*randn<1>; ampn=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<: i>=amp1*exp element_num-1]'>+amp2*exp element_num-1]'>+ampn*exp element_num-1]'>; x<: i>=amp0*exp element_num-1]'>+j<: i>;%表示接收信号 end Rx=1/L*x*x'; R=inv w=amp0*exp element_num-1]'>+amp1*exp element_num-1]'>+amp2*exp element_num-1]'>; forj=1: length a=exp element_num-1]'>; f p end F=20*log10 P=20*log10 figure; subplot<1,2,1>; plot gridon; holdon; plot 0,'*';%接收信号自相关矩阵
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- 自适应 波束 形成 Matlab 程序代码 注解