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.

摘要：首先从理论上分析了多项式结构宽带波束形成器的鲁棒性能。分别从传声器失配误差影响下阵列波束图扰动的统计分析以及白噪声增益分析两个方面揭示了影响多项式结构宽带波束形成器鲁棒性能的内在规律。发现当波束主瓣指向处于可调范围边缘时,与指向中心相比,多项式结构波束形成器的鲁棒性能变差。然后分析了影响多项式结构宽带波束形成器阵列指向性指数的主要因素,指出了多项式结构的截断误差会导致宽带波束形成器的主瓣指向出现偏差,进而造成阵列指向性指数性能下降。为了克服现有设计结构存在的缺陷,提出了一种具有波束主瓣指向自校正能力的改进设计结构。与现有设计结构不同,所提出的设计结构中的调向功能模块能够充分反映出波束期望指向和实际指向之间存在的非线性关系,避免了现有设计方法因采用线性调向功能模块而造成较大波束指向偏差的问题,有效改善了多项式结构宽带波束形成器的性能。

摘要：针对具有空间响应变化函数约束的频率不变波束形成器设计问题,提出了采用交替方向乘子法实现抽头稀疏设计的优化算法。该算法利用交替方向乘子法能够将原始优化问题进行分裂处理的特点,通过引入替代变量和指示函数,使得表征波束形成器抽头稀疏度量的非凸L;范数与阵列响应约束分离,进而将问题分裂到元素层级并给出近邻算子的解。对于指示函数的近邻算子求解,在分裂到元素层级后则退化为简单的双边约束问题,因而降低了优化求解的计算复杂度。仿真分析表明,提出的方法比现有的L;范数方法在宽频带条件下的抽头稀疏度能够提升6%~13%,通带最大波动误差减小了约2 dB,并且优化消耗时间更短。实验结果进一步验证了所提方法在实现高抽头稀疏度波束形成的同时,对声信号造成的失真更小。因此,所提出的方法在降低传声器阵列波束形成器的实现复杂度以及保持阵列响应的频率不变性能方面更具有优势。

摘要：为高效、高性能地合成阵列接收信号,提出基于噪声子空间特性的波束形成器设计。首先,利用噪声的宽带分布特性,对Capon空间谱的噪声区域做粗采样,由此进行残留噪声补偿,获得信号协方差矩阵的估计;其次,利用噪声子空间与信号子空间的正交性,通过信号协方差矩阵分解构造出信号正交补投影算子;最后,利用噪声子空间与干扰子空间的正交性,用该投影算子对观测信号进行处理,获得干扰功率估计,进而推导出干扰加噪声协方差矩阵和最终的波束形成器。仿真结果表明,该方法仅耗费较少的快拍,即可在大信噪比范围内实现较高信干噪比输出。

摘要：提出了基于调频Z变换(CZT)的宽带恒定束宽波束形成(CBB)方法:假设在每个子带内,各方位波束的权系数相同,推导得到:每个频率子带的权系数序列与参考频率的权系数序列的频谱相同,而在频率轴上满足比例伸缩关系,比例尺度为参考频率与相应频率子带的中心频率之比。依据此设计思想,给出有效孔径不变的CZT法(CZTIA)和有效孔径变化的CZT法(CZTVA)两种CBB实现方法。它们均是由参考频率的权系数序列,通过设定不同的参数值,采用CZT快速计算各个子带的权系数序列的频谱,然后通过傅里叶反变换便可得到相应频率子带的权系数序列。计算机仿真结果验证了理论分析的正确性。

摘要：针对均匀线阵接收宽带信号产生的方向图畸变问题,提出了一种基于Bessel权向量的宽带波束形成器.从截断后的Bessel级数展开式与均匀线阵的方向图函数相似的特性出发,推导Bessel级数的截断位置与阵列单元数的关系,并确定使用第一类Bessel函数设计均匀线阵的权向量.仿真结果表明:应用Bessel权向量后,在1~3GHz频率范围内,均匀线阵可以无失真地接收宽带信号,不同频率的方向图函数幅值与期望方向图函数幅值的相对误差降低到10^(-3)以下,且单元越多相对误差越小.与现有方法相比,本方法直接利用截断后的Bessel级数展开式系数设计权向量,计算简单且精度高.

摘要：以SLC-LSCMA算法为基础,利用该算法的高稳定性和快速收敛的特性,设计实现了一个16元均匀圆阵的波束形成器;该波束形成器利用复数乘法器和累加器实现复输入信号和复加权因子的相乘和累加,与传统算法准则设计的波束形成器相比具有消耗硬件资源少、运算速度快等特点.该波束形成器采用硬件描述语言Verilog HDL设计,利用QuartusⅡ8.0进行了综合和布线,最终以Altera公司的EP2C35F672C6芯片为下载目标,其时序仿真可稳定工作在50MHz的时钟频率下.本设计可广泛应用于移动通信和卫星通信领域.

摘要：波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。由于高性能的宽带波束形成算法运算 量大并难以实时实现，因此开发研制高速度、高精度、高性能的波束形成器，就很必要。文章提出来 用ＴＭＳ３２０Ｆ２０６及ＩＭＳＡ１００为主要芯片，构成多波束宽恒定束宽波束形成器，可实现实时、高速、 高性能的多波束宽带恒定束宽波束形成，并给出了具体设计方案。水池实验结果，表明本文的系统 设计方案正确、可靠。

摘要：本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，从而利用频域波束形成的方法完成恒定束宽波束形成器设计。

摘要：波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。文中提出了采用TMS32 0F2 0 6及IMSA10 0为主要芯片构成多波束宽带恒定束宽波束形成器 ,实现实时、高速、高性能的多波束宽带恒定束宽波束形成 ,并给出了具体设计方案。水池实验结果表明该系统设计方案正确、可靠。