同心圆环阵列模态波束形成器设计

作     者：韩欣宇 吴鸣 张国昌 杨军 王晓桐 HAN Xinyu;WU Ming;ZHANG Guochang;YANG Jun;WANG Xiaotong

作者机构：中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室北京市100190 中国科学院大学北京100049 北京信息科技大学北京100192 

基　　金：国家自然科学基金项目(11804365)资助 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2021年第46卷第4期

页      码：564-575页

摘      要：针对贝塞尔函数零点造成的模态波束形成器性能损失的问题,提出了基于均匀同心圆环阵列的模态波束形成器设计方法.从阵元域出发,建立了阵元域和圆谐波域之间的转换关系,推导了圆谐波域阵列信号处理表达式,其中重点推导了延时求和、最小方差无失真响应和多约束波束形成器的设计方法.理论证明了在平面各向同性噪声场中的基于同心环阵的圆谐波域最小方差无失真响应波束形成器等价于相位模式波束形成器.在该结论的基础上,综合考虑相位模式波束形成器在一定频率范围内的稳健性和指向性,提出了一种同心圆环阵列的内环半径优化方法.使用16元双环阵列对本文提出的波束形成算法进行仿真和实验,结果表明:同心圆环阵列能够较好地解决贝塞尔函数零点问题;其中多约束波束形成器能够在多个关联的性能指标之间取得合理的折衷,实现优于相位模式和延时求和波束形成器的声源定位性能。对内环半径优化方法进行仿真和分析结果表明,该方法得到了相较于传统方法更优的阵列结构.

主 题 词：波束形成器 阵列信号处理 圆环阵列 最小方差无失真响应 声源定位 贝塞尔函数 频率范围 阵元域 

学科分类：0711[理学-心理学类] 1002[医学-临床医学类] 07[理学] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 080402[080402] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.15949/j.cnki.0371-0025.2021.04.008

馆 藏 号：203104855...