数字波束形成-DBF
数字波束形成-DBF之欧阳文创编
欧阳文创编摘要随着高速、超高速信号采集、传输及处理技术的发展,数字阵列雷达已成为当代雷达技术发展的一个重要趋势。
数字波束形成(DBF)技术采用先进的数字信号处理技术对阵列天线接收到的信号进行处理,能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。
并且是无线通信智能天线中的核心技术。
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用matlab仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。
同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。
研究并仿真了基于最小均方误差准则的LMS算法、RLS算法和MVDR自适应算法，并且做了一些比较。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差欧阳文创编ABSTRACTWith the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmissionand processing technology, digital array radar has became an important trend in thedevelopment of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology usesadvanced digital signalprocessing technology to process the signal received by antenna array.It can improve the anti-jamming ability of radar system greatly and it is one of the key technology。
数字波束形成dbf原理
数字波束形成（Digital Beamforming，DBF）是一种电子扫描技术，它可以通过合理的信号处理算法，将天线阵列接收到的来自不同方向的信号加以加权合成，形成一个“虚拟”的波束，从而实现对目标的有效探测和跟踪。
数字波束形成技术在雷达、卫星通信、无线电通信等领域得到了广泛应用。
数字波束形成的原理主要包括以下几个步骤：
1、信号采集：将天线阵列接收到的来自不同方向的信号采集下来。
2、信号预处理：对采集到的信号进行一些预处理，如去除噪声、校正失配等，以提高信号质量。
3、信号转换：将采集到的模拟信号转换为数字信号。
4、波束形成：根据天线阵列的空间结构和信号处理算法，对不同方向的信号进行加权合成，形成一个“虚拟”的波束，从而实现对目标的有效探测和跟踪。
5、信号解调：将合成的信号解调后得到目标信息，如目标位置、速度等。
6、显示输出：将目标信息进行显示和输出。
数字波束形成技术的关键在于波束形成算法的设计和优化，常用的算法包括波束赋形算法、最小方差无失真响应算法、阵列信号处理算法等。
这些算法可以根据具体的应用场景和性能要求进行选择和调整，以达到最佳的波束形成效果。
【雷达】一维和二维自适应波束形成（DBF））DBF附matlab代码
【雷达】⼀维和⼆维⾃适应波束形成（DBF））DBF附matlab代码1 简介数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物,其⼴泛应⽤于阵列信号处理领域.由于电磁⼯作环境的恶化和⼤量射频⼲扰的存在,在极低的信⼲噪⽐(SINR)条件下进⾏⽬标检测和信息提取⼗分困难.对于阵列系统,往往采⽤⾃适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强⼲扰和⽅向性⼲扰对有⽤信号的影响.介绍了数字波束形成器的基本原理及其DSP的实现结构.2 完整代码clc;clear all;close all;%%%%%%%%%%%%%%%%%⼀维DBF%%%%%%%%%%%%%%%%%K=8;%阵元个数wavelength=0.1;%波长d=wavelength/2;%阵元间距theta0=(-60:60)*pi/180;%波达⽅向NFFT=K;%FFT点数W=chebwin(K,40);%切⽐雪夫窗St=zeros(K,length(theta0));delta_phase=pi/K;S=exp(j*2*pi*(0:K-1)'*(d*sin(theta0)/wavelength-delta_phase/pi/2));%阵列空域导向⽮量for ii=1:length(theta0)St(:,ii)=W.*S(:,ii);endB=fftshift(fft(St,NFFT,1),1);figurefor jj=1:KBn=abs(B(jj,:))/max(abs(B(jj,:)));plot(theta0*180/pi,20*log10(Bn),'LineWidth',2);hold on;endxlabel('⽅位/度');ylabel('幅度/dB');title('数字波束形成');axis([min(theta0)*180/pi,max(theta0)*180/pi,-50 0]);%%%%%%%%%%%%%%%%⼆维DBF%%%%%%%%%%%%%%%%%M=8;%阵元⾏数N=4;%阵元列数wavelength=0.1;%波长d=wavelength/2;%阵元间距theta=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向fai=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向fai=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向NFFT1=M;%FFT点数NFFT2=N;%FFT点数W1=chebwin(M,30);%切⽐雪夫窗W2=chebwin(N,30);%切⽐雪夫窗W=W1*W2.';[theta0,fai0]=meshgrid(theta,fai);B=zeros(length(theta),length(fai));figurefor xx=1:Mfor yy=1:Nfor ii=1:length(theta)for jj=1:length(fai)S=exp(j*2*pi*(0:M-1)'*d*sin(theta(ii))/wavelength)*exp(j*2*pi*(0:N-1)*d*sin(fai(jj))/wavelength); St=S.*W;% B1=fftshift(fft(St,NFFT1,1),1);% B2=fftshift(fft(B1,NFFT2,2),2);Btemp=fftshift(fft2(St,M,N));B(ii,jj)=Btemp(xx,yy);endendB=20*log10(abs(B)/max(max(abs(B))));for ii=1:length(theta)for jj=1:length(fai)if B(ii,jj)<-40B(ii,jj)=-40;endendendmesh(theta0*180/pi,fai0*180/pi,B); %mesh绘图hold on;endendxlabel('⽅位⾓/度');ylabel('俯仰⾓/度');zlabel('幅度/dB');title('数字波束形成');axis([min(theta)*180/pi max(theta)*180/pi min(fai)*180/pi max(fai)*180/pi -40 0]);3 仿真结果4 参考⽂献[1]胡爱明, 胡可欣. ⾃适应数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应⽤[C]// 第⼗三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论⽂集. 2007.博主简介：擅长智能优化算法、神经⽹络预测、信号处理、元胞⾃动机、图像处理、路径规划、⽆⼈机等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。
DBF是什么文件，DBF文件打开方法
DBF是什么⽂件，DBF⽂件打开⽅法
DBF是Digital Beam Forming的缩写，译为数字波束形成或数字波束合成。
数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物，其⼴泛应⽤于阵列信号处理领域。
但是我们所说的DBF格式⽂件跟上⾯的描述是不⼀样的。
其实DBF是⼀种特殊的⽂件格式，是DBF是dBase和FoxPro所使⽤的数据库格式。
DBF数据库分dBase III 、foxpro两种格式。
⽽DBF数据库是很常⽤的桌⾯数据库，应⽤与企业和事业单位中，作为⼀个在商业应⽤中的结构化数据存储标准格式，作⽤就是在单位之间⽤于数据交换。
那么DBF格式⽂件怎么打开呢？
说的DBF⽂件打开⽅式我们可以通过⼀些软件直接打开它即可。
⽐如可⽤FOXPRO打开，当然还可以⽤EXCEL进⾏打开它，或者⼀些专⽤软件DBFView，都是可以打开并且编辑相应的DBF⽂件哦。
以上就是DBF是什么⽂件，怎么打开的操作⽅法了，希望对你有所帮助哦。
数字波束形成(DBF)
则相应的阵输入的复基带信号矢量为
L
xs (n) sl (n)a(l , l ) l 1
a(1,1),
s1(n)
,
a(
L
,
L
)
sL (n)
As(n)
(9.2.10)
阵列对信号的方向矩阵 A a((11,,11)),, a((LL,,LL))
信号矢量 s(n) [s1(n),,sL(n)]T
7
带噪声的阵输入矢量可写成：
x(n) xs (n) n(n) As(n) n(n)
x(n) sl (n)a((ll ,,ll)) n(n) l
n(n) [n1(n),, nM (n)]T
E ni (n)n*j (n)
2
0
i j i j
8
对于间距为d的M元均匀线阵，
第m阵元的位置矢量为
2
§9.1数字波束形成(DBF)概述
9.1.1 波束形成
时域滤波器 在通带频率范围内通过需要信号， 在阻带频率范围内滤除或抑制不需要信号或干扰。
时间频率滤波器频率响应H(f) 当输入为等幅正弦波时滤波器输出与时间频率f的关系
。
3
在空域滤波中，对应于时间频率的空间频率为 1 sin
时间频率滤波器对应于空间频率滤波器，空域滤波器。
相移
( ,
)
m ( ,
)
(
/
c)rmTβ( ,
)
2
rmTk( ,
)
(9.2.3b)
k((,)) k β((,) 2 β((,)) (9.2.4)
5
s(t m ( ,)) s(t)
式(9.2.2)可表示为： xsm (t) s(t)e e jt jm ((,))
数字波束形成系统多通道幅相校正方法及应用
数字波束形成系统多通道幅相校正方法及应用数字波束形成（Digital Beamforming,DBF）是检测、传输、接收和处理电波信号的一种高效、可靠的先进技术，它能够改善微波无线通信系统的性能。
数字波束形成技术可以有效地传输多通道幅相关信号，使用该技术可以提高微波无线通信系统的性能。
本文首先介绍了数字波束形成的原理和应用，然后介绍了多通道幅相校正（Multi-ChannelPhase Calibration，MPC）的原理，以及它在数字波束形成系统中的应用。
数字波束形成技术包括波束形成本身和传输信号处理环节。
波束形成本身涉及到微波发射天线的数字信号处理，要求收发信号之间的相位和幅度的一致性。
传输信号处理主要是涉及到把每个通道的幅度和相位进行匹配。
数字波束形成技术可以用来消除信号拥塞、提高信号强度与抗扰性、优化波束形成等效果。
多通道幅相校正（MPC）是用于微波无线通信系统中波束形成精度校正的一种方法，它对宽带信号进行幅相校正，目的是有效地提高波束形成系统的性能。
MPC技术主要利用相位反馈来实现对每个信号通道的幅度和相位校准，以确保探测到相同水平下的信号强度、抗扰性和波束形成效率。
MPC技术在数字波束形成系统中的应用可大大提高系统的性能，这些应用包括信号的增强，信号的质量改善，副本抑制，距离估计，目标检测和定位，以及恢复信号的能力。
在微波无线通信系统中，MPC技术可以帮助系统达到最优性能，使系统电平提高，增加可靠性，准确度和灵活性。
因此，多通道幅相校正技术在数字波束形成系统中已成为了一种重要的应用。
它能够有效地调整微波无线通信系统的波束形成精度，可以大大提高系统的性能，从而获得更好的波束形成效果。
数字波束形成DBF修订稿
数字波束形成D B F Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】摘要随着高速、超高速信号采集、传输及处理技术的发展,数字阵列雷达已成为当代雷达技术发展的一个重要趋势。
数字波束形成(DBF)技术采用先进的数字信号处理技术对阵列天线接收到的信号进行处理,能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。
并且是无线通信智能天线中的核心技术。
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用matlab仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。
同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。
研究并仿真了基于最小均方误差准则的LMS算法、RLS算法和MVDR自适应算法，并且做了一些比较。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差ABSTRACTWith the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmission and processing technology, digital array radar has became an important trend in the development of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology uses advanced digital signal processing technology to process the signal received by antenna array. It can improve the anti-jamming ability of radar system greatly and it is one of the key technology。
数字波束形成中的接收通道校正技术研究
数字波束形成中的接收通道校正技术研究DBF技术是在原来模拟波束形成原理的基础上，引入数字信号处理方法之后建立的一门雷达新技术。
数字波束形成就是用数字方式将由于传感器在空间位置不同引入的传播程差导致的相位差进行补偿，从而实现各路信号之间信号同相叠加，使得观测方向能量最大接收，形成特定方向上目标信号检测。
DBF实现的多波束形成系统有着可同时产生多个独立可控波束而不损失信噪比、波束特性由权矢量控制且灵活可变、天线有较好的自校正和低副瓣能力等优点，尤其是由于在基带上保存了全部天线阵单元信号的信息，因而可以通过数字信号处理的方法对阵列信号进行处理，以获得波束的优良性能。
接收通道的幅相一致性是影响DBF性能的关键因素，本文介绍了通道均衡的原理和算法以及工程实现方法，并给出一则工程实现接收通道校正技术的实例。
其研制成果已应用在多部相控阵雷达中，缩小了我国在这个领域与其他国家之间的差距，具有重要的经济意义和军事意义。
2通道均衡的基本原理2.1 概述近年来，随着阵列信号处理技术的广泛应用，人们逐渐认识到有许多因素会影响到阵列信号处理机的性能。
其中，当利用加权控制技术形成方向图零点或者极低旁瓣区的时候，接收通道的幅度和相位误差也极大地影响天线的性能，包括系统输出的信噪比、响应速度、调零深度和测向的超分辨率。
在本文所述的阵列天线雷达信号处理系统中，在实际工作环境下，每个通道都包括阵元和馈电线路，射频放大与变频，中频处理，I／O支路和A／D变换的数字输出，任一环节有误差都会引起通道不一致。
显然，由于模拟器件和模拟器件所构成的电路都不可能做得完全相同，并且，在工作中，模拟电路的状态也会不断的变化。
因此，对于众多的接收通道要求其工作特性在任何时刻完全一致是不可能的。
互耦的存在使得各个阵元的输出不同，各个接收通道的幅、相误差以及同一通道内I／O 支路的正交误差都是造成通道不一致的重要因素。
在零中频接收机中，为了保存阵面接收的目标回波信号幅度和相位信息，需要采用相干相位检波器，要求两支路输出的是相互正交的I／O基带信号。
数字波束形成-DBF
最小均方误差
SNR
Signal to Noise Ratio
信噪比
MVDR
Minimum Variance Distortionless Response
最小方差无畸变法
RLS
Recursive Least square
递归最小二乘
第1章绪论
1.1
信号是信息的载体与表现形式,信息蕴含在信号的某些特征之中。信号处理的目的就是提取、恢复和最大限度的利用包含在信号特征中的信息。信号处理技术早期的研究主要集中在一维信号处理中,并在一维信号处理与分析中取得了很多重要成果。随着信号处理技术的发展,人们将传感器布置在空间的不同位置而组成传感器阵列,用传感器阵列对空间信号进行接收和釆样,将信号处理技术从时域扩展到空域,开辟了空域阵列信号处理这一技术领域[9]。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差
ABSTRACT
With the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmissionand processing technology, digital array radar has became an important trend in thedevelopment of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology usesadvanced digital signalprocessingtechnology to process the signal received by antenna array.It can improve the anti-jamming ability of radar systemgreatlyanditis one of the keytechnology。Itis the core of the smart antenna technology in wireless communicationtoo。
宽带恒定束宽数字波束形成及实现的开题报告
宽带恒定束宽数字波束形成及实现的开题报告一、研究背景数字波束形成（DBF）是一种基于数字信号处理（DSP）的直接数字化信号，参照天线阵列（AA）表面的相位和幅度信息，计算出相位和幅度所需的数字信号，将其传送到各个订货单臂膀，最终形成所需的波束。
该技术可以应用于雷达、通信、遥感等领域，能够实现高精度的目标探测和信号传输。
宽带恒定束形成技术是在数字波束形成的基础上发展而来，通过优化波束形成算法和实现硬件性能，实现带宽范围内的恒定束形成，进一步提高信号传输和目标探测的精度。
二、研究目的本课题旨在研究宽带恒定束形成技术，探究数字波束形成算法优化和硬件实现方案，实现带宽范围内的恒定束形成，提高信号传输和目标探测的精度。
三、研究内容1. 数字波束形成算法研究针对数字波束形成中存在的问题，结合实际应用需求，研究优化数字波束形成算法，提高波束形成的精度和稳定性。
2. 宽带恒定束形成算法研究在数字波束形成基础上，考虑传输带宽的影响，研究宽带恒定束形成算法，实现在带宽范围内的恒定束形成，进一步提高信号传输和目标探测的精度。
3. 硬件实现方案设计基于研究结果，设计数字波束形成和宽带恒定束形成的硬件实现方案，包括天线阵列、数字信号处理器（DSP）等。
四、研究意义宽带恒定束形成技术可以应用于多个领域，如通信、雷达、遥感等，能够提高信号传输和目标探测的精度。
该研究对于推动各个领域的高精度数据应用和技术发展具有重要意义。
五、研究方法本课题采用文献研究法、数学建模法、实验研究法等多种研究方法，通过对数字波束形成算法的优化和宽带恒定束形成算法的研究，结合硬件实现方案的设计和实验验证，验证该技术的有效性和应用价值。
六、研究进度安排1. 前期调研和文献研究（已完成）2. 数字波束形成算法研究和优化（计划完成时间：1-3个月）3. 宽带恒定束形成算法研究（计划完成时间：4-6个月）4. 硬件实现方案设计和实验验证（计划完成时间：7-10个月）7. 预期成果1. 数字波束形成和宽带恒定束形成算法优化结果和相关研究论文发表。
matlab的dbf数字波束形成算法
matlab的dbf数字波束形成算法摘要：一、引言- 介绍数字波束形成算法- 简述MATLAB 中数字波束形成算法的应用二、MATLAB 中的数字波束形成算法- 介绍MATLAB 中的数字波束形成算法工具箱- 解释数字波束形成算法的原理- 详述数字波束形成算法的实现步骤三、波束形成算法在MATLAB 中的实际应用- 举例说明波束形成算法在信号处理中的应用- 阐述波束形成算法在雷达系统中的应用四、结论- 总结数字波束形成算法在MATLAB 中的重要性- 展望数字波束形成算法在未来的发展正文：一、引言数字波束形成算法是一种在阵列信号处理中广泛应用的技术。
通过数字波束形成算法，可以实现对信号源的定向接收和精确定位。
MATLAB 作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的数字波束形成算法工具箱，为科研人员和工程师们进行波束形成算法的仿真和应用提供了便利。
二、MATLAB 中的数字波束形成算法MATLAB 中的数字波束形成算法主要包括Phase Shift Keying (PSK)、Phase Shift Array (PSA)、Frequency Shift Keying (FSK) 等。
这些算法基于不同的原理，如相位偏移、频率偏移等，可以实现对信号源的高精度定位。
以Phase Shift Keying (PSK) 算法为例，它是一种基于相位偏移的波束形成算法。
其原理是通过将阵列中每个阵元的相位进行调整，使得特定方向上的信号相位一致，从而实现对该方向信号的增强。
在MATLAB 中，可以通过Phase Shift Beamformer 工具箱实现PSK 算法。
具体步骤如下：1.定义阵列参数：包括阵元数量、阵元间距、信号频率等。
2.定义波束指向：通过方位角和俯仰角来表示波束的指向。
3.计算阵列响应：根据阵列参数和波束指向，计算阵列对信号源的响应。
4.应用Phase Shift Beamformer：根据阵列响应，使用Phase Shift Beamformer 工具箱计算波束形成后的信号。
matlab的dbf数字波束形成算法
MATLAB是一种强大的数学计算软件，广泛应用于科学和工程领域。
数字波束形成（DBF）算法是一种用于天线阵列信号处理的技术，它可以通过对接收到的信号进行加权和相位调控来实现信号的聚焦和定向。
在MATLAB中，有许多内置的工具和函数可以帮助工程师和科学家实现数字波束形成算法。
在本篇文章中，我们将深入探讨MATLAB中数字波束形成算法的实现。
我们将从基本的概念和原理开始讲解，逐步介绍MATLAB中的相关函数和工具，最后给出一个实际的案例分析。
1. 数字波束形成算法的基本原理数字波束形成算法是基于天线阵列的信号处理技术，它利用天线阵列的空间多样性来实现信号处理和定向。
其基本原理可以简单概括为以下几点：1.1. 天线阵列接收信号后，通过加权和相位调控来实现对信号的聚焦和定向。
1.2. 加权和相位调控可以通过控制天线阵列中每个天线的权重和相位来实现。
1.3. 数字波束形成算法可以实现对特定方向的信号增强，从而提高信噪比和接收性能。
了解了数字波束形成算法的基本原理，接下来我们将探讨MATLAB中的相关工具和函数，以及如何利用MATLAB实现数字波束形成算法。
2. MATLAB中的数字波束形成算法工具和函数MATLAB提供了丰富的工具和函数来支持数字波束形成算法的实现。
其中，信号处理工具箱和通信工具箱中包含了许多专门针对天线阵列和数字波束形成的函数和工具。
2.1. 在信号处理工具箱中，我们可以找到诸如beamform和phased 数组系统这样的函数和工具，它们可以帮助我们实现数字波束形成算法中的加权和相位调控。
2.2. 在通信工具箱中，我们可以找到诸如phased.Radiator和phased.SteeringVector这样的函数和工具，它们可以帮助我们模拟天线阵列的辐射和波束形成过程。
除了这些内置的函数和工具，MATLAB还提供了丰富的示例代码和文档，帮助工程师和科学家快速上手并实现数字波束形成算法。
数字波束形成-DBF
III
目录
3.4 仿真结果 .......................................................................................................... 21 3.4.1 mmse 准则下的仿真 ............................................................................... 21 3.4.2 MSNR 准则下的仿真.............................................................................. 22 3.4.3 LCMV 准则下的仿真.................ห้องสมุดไป่ตู้............................................................ 22
接收到的远场来波信号可用如下的复包络形式表示个来波信号的幅度则在等距线阵中第m个阵元接收信号为数字波束形成dbf其中为表示第i个信号到达第m个阵元时相对于参考m阵元相对于参考阵元的距离c为电磁波传输速率时刻的噪声又由于是窄波信号当接收信号为窄带信号时由于信号在时间上变化慢所以23则式子22可以表示为t为阵列的m1维快拍数据矢量nt为阵列的t为空间信号的n1维矢量a为空间阵列的27其中导向矢量空间匹配滤波器波束形成beamforming是指对空间传感器的采样加权求和以增强特定方数字波束形成dbf向信号功率抑制其它方向的干扰信号或提取波场特征参数等为目的空域滤波
数字波束形成解析
上式是典型的傅立叶变换公式。实际阵列输入信号x=s+n，阵列输出功率为：
P(φ) = |Y(φ)|2 = wHxxHw
E[P(φ)] = wHRxxw
这相当于利用周期图(periodogram)法对时间序列进行谱分析，因而可采用现有的谱
分析结论。
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2021/3/24
等幅加权主瓣3dB波束宽度：
进一步假设信号来向Φr∈[0,π]，为保证波束指向为Φ0的方向图不出现栅 瓣，阵元间距应满足的条件(参考：丁鹭飞，雷达原理，3rd Ed., p213)：
d<λ/(1+|cosΦ0|) 或 d<λ/(1+|sinθ0|) 如取|θ0|≤45°、60°分别得d<0.59λ，d<0.53λ。
故相控阵天线为避免栅瓣常取阵元满足如下条件：
阵元m的加权系数，其中幅度加权am抑制旁瓣，相 位ψm=mψ用于补偿入射信号程差， M阵元数，入射 信号矢量的s元素s(m)=exp[jmψr]，ψ=2πdcosφ/λ， ψr=2πdcosφr/λ。
M
Y () [ame jm r ]e jm m1
阵元M
. . . .
阵元2 阵元1
1 r
海杂波 目标
偏离阵列法线方向时，阵列波束宽度将展宽。
典型地考虑波束正侧向指示即φ0=90°情形，此时∆fs=∆φ0。此时，等 幅加权的均匀线性阵(ULA)的3dB波束宽度为(阵元数为M，阵元间距为d)：
0.5
0.886
Md
0.5
则波束指向为Φ0的3dB波束宽度应为：
0.5s
0.5 sin 0
0.5 cos0
0.5s
空间频率 cosr 归一化天线口径x x
数字波束形成-DBF之欧阳育创编
第 3 章 最优波束形成准则 ........................................... 15
3.1 最小均方误差准则 .......................................................................................... 15
1.2 论文内容 ............................................................................................................ 4
第 2 章 DBF 原理及应用 .............................................. 5 2.1 窄带信号模型 ..................................................................................................... 5 2.2 空间匹配滤波器 ................................................................................................ 6 2.3 阵列方向图 ........................................................................................................ 7 2.4 阵列增益 ............................................................................................................ 9 2.5 波束宽度 .......................................................................................................... 10 2.6 相位扫描的带宽限制 ...................................................................................... 10 2.7 智能天线 .......................................................................................................... 11 2.7.1 天线结构 ................................................................................................. 11 2.7.2 实现原理 ................................................................................................. 11 2.7.3 技术分类 ................................................................................................. 12 2.7.4 应用领域 ................................................................................................. 13 2.8 本章小结 .......................................................................................................... 14
dbf原理
DBF（数字波束形成）的原理是通过阵列天线接收信号，并利用数字信号处理技术对接收到的信号进行波束形成，实现对不同方向的目标信号进行抑制或增益，从而推导出目标的到达角。
具体来说，DBF通过对阵列中的信号进行加权和相位调整，实现对不同方向的目标信号进行抑制或增益。
通过对形成的波束进行加权平均，可以得到目标在空间中的到达角度。
DBF的优点在于能够通过波束形成对杂波进行抑制，提高估计精度，同时能够在较大的动态范围和高速移动目标下保持较高的估计精度。
然而，DBF算法对于信号的相位差异敏感，需要进行高精度的相位校准。
同时，DBF算法对于信号的幅度和相位变化也较为敏感，需要采取相应的算法和技术进行校正。
总的来说，DBF是一种基于阵列信号处理的雷达到达角估计算法，具有较高的估计精度和动态范围适应性。
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图21信号源是窄带信号时假设参考阵元1接收到的远场来波信号可用如下的复包络形式表示????????????????????????????????????????21????1????????????1????????????其中为来波的角频率为第i个来波信号的幅度则在等距线阵中第????????????m个阵元接收信号为22????????????????????0?????????????????????????????????????其中为表示第i个信号到达第m个阵元时相对于参考阵?????????????????????????sin????????123456m电子科技大学学士学位论文6元的时延为线阵第m阵元相对于参考阵元的距离c为电磁????????d?m?1波传输速率为第i个信号入射角度为第m个阵元在t时刻的噪声????????????????????又由于是窄波信号当接收信号为窄带信号时由于信号在时间上变化慢所以有23??????????????????????????????????????????????则式子22可以表示为24????????????????????1????????????e?j????????????????????????将m个阵元在特定时刻接收的信号排列成一个列矢量得到????1????????2?????????????????e?j????11e?j????12?e?j????1????e?j????21e?j????22?e?j????2????????e?j????????1e?j????????2?e?j????????????25?????????????????????????????????????????1????????2?????????????????将式25写成矢量形式如下
3.5 三种准则的对比 .............................................................................................. 23 3.6 本章总结 ........................................................................................................... 24
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了 详细的推导，并且用 matlab 仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法， 理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算 法进行了比较。同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。研究 并仿真了基于最小均方误差准则的 LMS 算法、RLS 算法和 MVDR 自适应 算法，并且做了一些比较。
第 2 章 DBF 原理及应用 .............................................. 5 2.1 窄带信号模型 ..................................................................................................... 5 2.2 空间匹配滤波器 ................................................................................................ 7 2.3 阵列方向图 ........................................................................................................ 7 2.4 阵列增益 .......................................................................................................... 10 2.5 波束宽度 .......................................................................................................... 11 2.6 相位扫描的带宽限制 ...................................................................................... 11 2.7 智能天线 .......................................................................................................... 12 2.7.1 天线结构 ................................................................................................. 12 2.7.2 实现原理 ................................................................................................. 12 2.7.3 技术分类 ................................................................................................. 13 2.7.4 应用领域 ................................................................................................. 14 2.8 本章小结 .......................................................................................................... 15
III
目录
3.4 仿真结果 .......................................................................................................... 21 3.4.1 mmse 准则下的仿真 ............................................................................... 21 3.4.2 MSNR 准则下的仿真.............................................................................. 22 3.4.3 LCMV 准则下的仿真.............................................................................. 22
Key Words:DBF, ADBF, Smart antenna, The minimum mean square error, The maximum signal to noise ratio
II
目录
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第 1 章 绪论 ........................................................ 1 1.1 背景介绍 ............................................................................................................. 1 1.1.1 数字波束形成在国内外的发展及现状 ................................................... 1 1.1.2 展望 ........................................................................................................... 3 1.2 论文内容 ............................................................................................................ 4