(6.1.1)--从手电筒操作看波束形成的原理.pdf

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1、通 信电 视辐射和接收无线电波的装置雷达天 线天 线换能器换能器发射换能器：只把电能转换成声能的换能器水听器：只把声能转换成电能的换能器几种常见水听器图几种常见发射换能器换能器基阵阵元（基元）单个换能器平面阵圆柱阵球形阵拖曳线列阵共形阵弧形阵良好的设计单个换能器换能器单元指向性提高定向精度多元基阵如何形成指向性？波束形成技术波束形成的作用基阵的自然指向性直线阵的指向性函数波束形成的基本原理发射：定向发射，能量集中，探测距离远形成多个波束分辨多个目标接 收干 扰信号1信号2干 扰定向接收抑制干扰提高信噪比接 收干 扰信号1信号2干 扰波束形成器可以看成是一个空间滤波器，它可以滤去空间某些方位的信

2、号，只让指定方位的信号通过。基阵的自然指向性+(0,0,0)(x2,y2,z2)(x1,y1,z1)(x3,y3,z3)(xn,yn,zn)任意多元阵示意图将所有阵元的信号直接相加得到的输出就形成了基阵的自然指向性。+(0,0,0)(x2,y2,z2)(x1,y1,z1)(x3,y3,z3)(xn,yn,zn)nw第n个阵元信号滞后参考阵元信号的相位差任意多元阵示意图?cos?cos?若用矢量表示各阵元输出信号，则阵输出即为各矢量之和0A1A2A3A4AA0A1A2A3A4AA同相相加，和输出最大闭合多边形，和输出为零思考：对于同样的五元阵，是什么原因造成了和输出的不同？当信号源在不同方向时，

3、由于各阵元接收信号与基准矢量的相位差不同，因而形成的和输出的幅度不同。任意多元阵示意图cosAw tcosnAw tw不同方向的信号，基阵的响应不同。也就是说，无方向性的阵元组成基阵后便具有了方向性。直线阵的指向性函数第n个阵元的输出信号：sindc0312N-1sindc0312N-1()cos()nFtAtnR ejtjnAee相邻阵元间的相位差：22sindf阵输出为：1100(,)()R eNNjtjnnnnstFtAee2)1(cos)2sin(2sin),(NtNAts将幅度归一化，得到和输出幅度：sinsinsin2()sin(2)sinsinNdNRdNN直线阵的指向性函数si

4、nsinsin2()sin(2)sinsinNdNRdNN()1R0实现同相相加直线阵的指向性图基元基元1振幅振幅t基元基元2振幅振幅t基元基元3振幅振幅t振幅振幅3t()1R0实现同相相加123基元基元1振幅振幅t基元基元3振幅振幅t基元基元2振幅振幅t123?振幅振幅t多元阵具有指向性，其输出幅度大小随信号入射角而变化。波束形成的基本原理只有直线阵或空间平面阵才会在阵的法线方向形成同相相加。形成朝着预定方向的指向性，即在预定方向形成同相相加，得到最大输出。波束形成基阵的自然指向性1NN-120输出输出1NN-120输出输出参考点方法：将各阵元接收的信号分别延迟：12,N结果：形成同相相加对于固定频率的信号或窄带信号，可以进行相位补偿，得到同相相加对按一定几何形状排列的多元阵阵元接收信号进行时延或相移补偿，使对预定方向的入射信号形成同相相加。直线阵的自然指向性函数波束形成的作用基阵的自然指向性形成指向性，定向发射或接收。阵的响应与目标方向有关；同相相加，输出最大。小结Conclusion一二三sinsinsin2()sin(2)sinsinNdNRdNN思 考基阵的自然指向性一定能形成对任意预定方向的同相相加吗？采用波束形成技术以后呢？波束形成的基本原理时延或相移补偿，对预定方向形成同相相加。小结Conclusion四