Matlab波束形成程序.doc
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1、(word完整版)Matlab波束形成程序波束形成与智能天线1.均匀线阵方向图%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8d_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(imag2*pi*d_lamda*sin(theta0)0:element_num1);for j=1:length(theta) a=exp(imag*2*pid_lamda*sin(theta(j)*0:e
2、lement_num-1); p(j)=wa;endfigure;plot(theta,abs(p),grid onxlabel(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clcclear all close allima=sqrt(-1);element_num1=16; %阵元数element_num2=128; element_num3=1024; l
3、amda=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/180asin(sin(theta(j)pi/180)-lamda/(element_num1d); psi(j)=theta(j)pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lamda/(element_num2d); beta(j)=theta(j)*pi/180asin(sin(theta(j)*pi/180)-lamda/(element_num3d);endfigur
4、e;plot(theta,fai,r,theta,psi,b,theta,beta,g),grid onxlabel(theta);ylabel(Width in radians)title(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 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:clcclear all close allima=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(-p
5、i/2,pi/2,200);theta0=0; %来波方向w=exp(ima*2*pi*d_lamdasin(theta0)0:element_num1);for j=1:length(theta); a=exp(ima*2*pi*d_lamdasin(theta(j))0:element_num-1); p(j)=w*a; end figure;subplot(1,2,1)plot(theta,abs(p)),grid onxlabel(theta/radian)ylabel(amplitude)title(按定义的方向图)pfft=fftshift(fft(w,128);subplot(1
6、,2,2)plot(linspace(-pi/2,pi/2,128),abs(pfft)),grid onxlabel(theta/radian)ylabel(FFT_amplitude)title(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8d_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=
7、200randn(1); ampn=1; s(:,i)=amp0exp(ima*2*pi*1/2*sin(theta0pi/180)*0:element_num1); j(:,i)=amp1exp(ima2*pi*1/2sin(theta1pi/180)*0:element_num-1); n(:,i)=ampn*(randn(element_num,1)+ima*randn(element_num,1);endRs=1/L*ss; %信号自相关矩阵Rnj=1/L(jj+nn); 干扰+噪声的自相关矩阵V,D=eig(Rs,Rnj); (Rs,Rnj)的广义特征值和特征向量D,I=sort(d
8、iag(D); 排序Wopt=V(:,I(8)); 最优权矢量for j=1:length(theta) a=exp(ima*2*pi*d_lamdasin(theta(j)pi/180)0:element_num1); f(j)=Wopta; p(j)=a*Rsa+aRnj*a;endF=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 onplot(theta0,-50:0,。);plot(theta1,50:0,。)xlabel
9、(theta/0);ylabel(F in dB);title(maxSNR 方向图);axis(90 90 -50 0);hold onsubplot(122)plot(theta,P,r);grid onxlabel(theta/0);ylabel(功率 in dB);title(maxSNR功率谱)仿真图如下:6. ASC旁瓣相消MSE准则clc;close all;clear allima=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
10、for ii=1:L; amp0=1randn(1); 信号的幅度随机产生,保证信号之间是不相关的 amp1=200randn(1); ampn=1; jam(:,ii)=amp1*exp(ima*2*pi*0.5sin(theta1pi/180)*0:M-1)+ampn*(randn(M,1)+imarandn(M,1); %干扰+噪声 s(ii)=amp0*exp(ima*2*pi0。5*sin(theta0*pi/180))+amp1*exp(ima2pi*0。5sin(theta1*pi/180)+ampn(randn(1,1)+ima*randn(1,1));接收信号(信号+干扰+噪
11、声) s0(ii)=amp0*exp(ima*2*pi*0。5sin(theta0*pi/180));endRx=1/Ljamjam; 噪声自相关矩阵,相当于X(t)r_xd=1/Ljams;Wopt=pinv(Rx)*r_xd;delta=s0-(s-Wopt*jam);delta1=abs(mean(delta.2)(mean(delta)).2) 方差theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);for jj=1:length(theta) a=exp(ima*2*pi*。5sin(theta(jj))*0:M-1); f(jj)=Wopta;endF=20log10(a
12、bs(f)/(max(max(abs(f)));figure(1)plot(theta180/pi,F),grid on,hold onplot(theta0,-50:0,。)plot(theta1,50:0,。)xlabel(theta/o);ylabel(F/dB);title(MSE准则下的方向图)axis(-90 90 -50 0);可为x轴和y轴设置一个极限范围仿真图如下:7。 %线性约束最小方差(LCMV)准则 clc;clear all ;close all;ima=sqrt(-1);element_num=8; %阵元数d_lamda=1/2; %阵元间距与波长的关系theta
13、=90:0。5:900。3; %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for i=1:L; amp0=10randn(1); amp1=100*randn(1); amp2=10*randn(1); ampn=10; x(:,i)=amp0*exp(ima2*pi1/2sin(theta0pi/180)0:element_num-1)+.。 amp1exp(ima*2pi1/2sin(theta1*pi/180)0:element_num1)+.。. amp2*exp(ima2*pi1/2sin(theta2pi/1
14、80)*0:element_num-1)+.。 ampn*(randn(element_num,1)+ima*randn(element_num,1));endRx=1/L*x x;steer1=exp(ima*2pi1/2*sin(theta0pi/180)0:element_num-1)steer2=exp(ima2pi*1/2*sin(theta1*pi/180)0:element_num1)steer3=exp(ima2*pi1/2*sin(theta2*pi/180)*0:element_num-1)C=steer1 steer2 steer3;F=1 0 1; 把三个方向都作为来波
15、方向w=inv(Rx)*C(inv(C*inv(Rx)C)F;for j=1:length(theta); a=exp(ima*2pi*d_lamda*sin(theta(j)pi/180)0:element_num1); f(j)=w*a; p(j)=1/(a*inv(Rx)*a);endf=10log10(abs(f)/(max(max(abs(f))));figure(1)subplot(121)plot(theta,f),grid on,hold onplot(theta0,20:0,。)plot(theta1,20:0,.)plot(theta2,20:0,.)xlabel(thet
16、a/o);ylabel(F/dB);title(Capon beamforming方向图)axis(90 90 -20 0);可为x轴和y轴设置一个极限范围P=10*log10(abs(p)/(max(max(abs(p)));subplot(122)plot(theta,P),grid on,hold onplot(theta0,-20:0,.)plot(theta1,20:0,。)plot(theta2,20:0,。)xlabel(theta/o);ylabel(功率/dB);title(Capon beamforming功率谱)仿真图如下:8. %Capon beamformingClc
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