陣列訊號處理 窄帶 寬頻波束形成

2021-10-24 20:50:45 字數 2238 閱讀 4678

波束形成處理過程:採用空間分布的感測器陣列採集場資料,對所採集的陣列資料進行線性加權組合處理得到乙個標量波束輸出,該處理器稱為波束形成器。

根據所處理的資料頻頻寬度劃分,波束形成其分為窄帶波束形成器與寬頻波束形成器

窄帶波束形成器實現:

1.正交解調得到復包絡後進行加權求和波束形成

2.相移波束形成

寬頻波束形成器實現:

1.頻域dft:分塊處理——首先採用dft將陣列資料分為若干子窄帶,然後針對每個子窄帶進行窄帶波束形成,最後對各子帶輸出進行逆傅利葉變換得到寬頻波束輸出時間序列

2.時域fir:時序處理——將各通道資料分別通過乙個對應的fir濾波器,再對每個濾波器輸出相加,得到寬頻波束輸出序列(fir濾波器的係數決定了波束形成器的空、頻響應特性)

寬窄帶訊號-能否被等同於單頻訊號看待/是否滿足不變可加性

對於寬頻處理,根據某種效能準則得到的波束形成器的權值是頻率的函式

​ 該結構的波束形成器僅適用於正弦或窄帶訊號,「窄帶」意味著訊號的頻寬應足夠窄,以確保陣列相對端接收的訊號互相關——窄帶波束形成器

y (t

)=ej

ωt∑m

=0m−

1e−ω

τmωm

∗y(t)=e^\sum^_e^\omega^_m

y(t)=e

jωtm

=0∑m

−1​e

−ωτm

​ωm∗

​ 波束形成器響應

權重向量

陣列響應向量/方向向量/導向向量

陣列處理中,陣元在空間上對訊號進行取樣,如果陣元對不同位置訊號的取樣不夠密集,即陣元間距過大,則位於不同位置的信源可能具有相同的導向向量,無法確定位置,造成空間混疊

為了避免混疊,要滿足

即陣元間距d

2dd2

均勻間隔窄帶波束形成器:

波束方向圖(db)

寬頻訊號是指與其中心頻率相比有很大頻寬的訊號

目標:是感興趣訊號形成固定相應,對干擾訊號形成零響應

只要導向矩陣滿秩,就可以找到一組陣列權重抵消m-1個干擾訊號,完全消除干擾訊號的權重取決於訊號頻率。

對於寬頻訊號,由於每個訊號都包含無限個不同的頻率分量,因此權重在不同頻率時有所不同

不同頻率下陣列流型不同,會導致不同頻率下的訊號子空間不同。

寬頻高分辨演算法:

非相干子空間處理法(incoherent signal-subspace method, ism):將寬頻訊號在頻域分解成j

jj個窄帶訊號,然後分別對每乙個窄帶訊號進行處理,即對每個子帶的譜密度矩陣進行特徵分解,根據訊號子空間和雜訊子空間的正交性構造空間譜,對所有子帶的空間譜進行平均,即對各窄帶的處理結果進行加權綜合得到doa估計結果。

為了估計各個窄帶上的譜密度矩陣,需要把時域觀測訊號轉換到頻域。

相干訊號子空間法(coherent signal-subspace method, csm):通過「聚焦」,使得不同頻率上的觀測量在某一頻率的子空間上對齊,然後對各子帶的協方差矩陣進行平均,最後得到聚焦的協方差矩陣,利用該協方差矩陣估計寬頻訊號的角度。

窄帶訊號和寬頻訊號的區別和聯絡

這個問題首先需要討論 寬頻 訊號與窄帶訊號的定義。然而,沒有文獻或組織對 寬頻 訊號給出的嚴格定義,業內一般認為 寬頻 訊號與窄帶訊號是相對的,不滿足窄帶條件的訊號就稱為 寬頻 訊號。目前,窄帶訊號的定義也不盡相同。若訊號頻寬為b 時寬為t,中心頻率為f0,則窄帶訊號的定義有 定義1 b f 0,即...

徹底理解寬頻訊號在頻域分解為窄帶訊號

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空間譜專題06 寬頻訊號處理思路

前言 目前分析的問題,仍然限定在布陣的環節,暫不涉及後處理及硬體實現。一 寬頻處理的一般方式前面分析的陣列訊號模型,都是建立在窄帶訊號的基礎上,對於寬頻陣列訊號,有兩個思路 1 通道化為窄帶訊號,按窄帶的思路進行處理 2 利用聚焦變換,聚焦到特定頻率,進行處理。聚焦變換的思路對相干訊號同樣有效,這樣...