(6.5.1)--波束形成器——实现方法.pdf

在时域内对水听器输出信号进行延时、相移和加权而形成波束的技术。时域波束形成频域波束形成相移波束形成器时延波束形成器DFT是离散付傅立叶变换（Discrete Fourier Transform）1、基本原理()cos()kkxtkBt()()jtkjw tkjkkkxtB eB eeN元等间距线阵第k个阵元的输出信号:()cos()kkxtkBt()()jtkjw tkjkkkxtB eB ee()()rjtjkjw tkkkkkxtBB eeejkkkxB errj kkjkkkkxB ex e N元等间距线阵第k个阵元的输出信号:插入相移?1j0rNkkkrexA插入相移后，N元阵和输出：反映了信号的入射方向jkkkBxe2sind2 rrN反映了波束被控制的方向1221jj00rrNNkkNNkkrkkAx ex e离散付立叶变换的形式.插入相移后，N元阵和输出：?DFT运算模块0 x2xkx1Nx.2 rrN1j0rNkkkrexA1221jj00rrNNkkNNkkrkkAx ex e离散付立叶变换的形式sin2rrd 22rdNdrN当阵元间插入相移时，主极大方向被控制到：r 当时，取最大值rAsinsinr 当时，不是最大值rAsinsinr 不同的补偿相移形成了N个不同的波束，表示第r 号波束的输出。rAr 空间多波束图0A1A2A3A4A5A6A2rrN0 11,rN 各波束间隔：1NA1sinsinsin1rrrrrNdNdNd21j0Nk rNrkkAx e0 x2xkx0A2A.DFT运算模块.满足相邻波束相互独立的要求1NxkA21j0Nk rNkrkAexjkkkxB e2、局限性2sin210NjkrNrkdjkAee00021sin0rdNjkkNde0sinrrNd对应中心频率第r个波束的输出幅度为0021jsin0sinrffdNkke0021j0sinsinrffdNkrkAe0sinsin0rff最大响应角频率为时，第r个波束的指向0f有最大输出rA0sinsinrff不同频率下的最大响应不同最大响应角偏离了束控角f=f0时，sinsinr正前方的波束对各种频率均匀同相相加sinsinrff0时,sin0rsin0最大响应角等于束控角0sinsin0rff有最大输出rA相移波束形成技术主要适用于窄带系统，即信号带宽与中心频率相比很小的系统。当用相移波束形成器形成多个波束时除了正前方的波束外，其它方向的波束，由于不同频率成分的存在，会造成最大响应角偏离束控角的现象，而且频率与中心频率差异越大，偏离越严重。时延波束形成器法线?常规波束形成示意图声程差?.?.?输 出输 出01iN-1相邻阵元间的时间差?sin?120N-1N-2?210i虚拟阵N-2数字多波束形成器简图放大滤波采样AABB012345CC对于每一个波束，按所计算的延迟量在每一条延迟线的适当节上抽头，并将它们全部相加起来，就得到指向该波束的输出。延迟线相移波束形成器时延波束形成器DFT波束形成器基本原理：通过延迟线的抽头相加实现。小结Conclusion一二2rrN21j0Nk rNrkkAx e局限性：对于宽带系统，会造成最大响应角严重偏离束控角的现象。小结Conclusion请自己动手设计一个六元时延波束形成器，计算最小延迟单元和延迟线的大小。作 业