基于MATLAB的波束成型仿真

Posted 2022-03-18 fpga&matlab

1.算法简介

     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.部分核心代码

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);
end
B=fftshift(fft(St,NFFT,1),1);
for jj=1:K
    Bn=abs(B(jj,:))/max(abs(B(jj,:)));
    plot(theta0*180/pi,20*log10(Bn),'LineWidth',2);hold on;
end
xlabel('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]);

figure;
%%%%%%%%%%%%%%%%%二维DBF%%%%%%%%%%%%%%%%%
M=2;%阵元行数
N=2;%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
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));
for xx=1:M
    for yy=1:N
        for 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);
            end
        end
        B=20*log10(abs(B)/max(max(abs(B))));
        for ii=1:length(theta)
            for jj=1:length(fai)
                if B(ii,jj)<-40
                    B(ii,jj)=-40;
                end
            end
        end
        mesh(theta0*180/pi,fai0*180/pi,B);  %mesh绘图
        hold on;
    end
end

3.仿真截图与仿真视频演示

 4.相关参考文献

[1]胡可欣, 胡爱明. 数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应用[J]. 现代防御技术, 2006, 34(6):5.

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