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自適應(yīng)波束形成與Matlab程序代碼注解自適應(yīng)波束形成與Matlab程序代碼注解自適應(yīng)波束形成與Matlab程序代碼注解xxx公司自適應(yīng)波束形成與Matlab程序代碼注解文件編號(hào):文件日期:修訂次數(shù):第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì),管理制度均勻線陣方向圖(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=32;%陣元數(shù)為8d_lamda=1/2;%陣元間距d與波長(zhǎng)lamda的關(guān)系theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);theta0=0;%來(lái)波方向w=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta0)*[0:element_num-1]');forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lamda*sin(theta(j))*[0:element_num-1]');p(j)=w'*a;endpatternmag=abs(p);patternmagnorm=patternmag/max(max(patternmag));patterndB=20*log10(patternmag);patterndBnorm=20*log10(patternmagnorm);figure(1)plot(theta*180/pi,patternmag);gridon;xlabel('theta/radian')ylabel('amplitude/dB')title([num2str(element_num)'陣元均勻線陣方向圖','來(lái)波方向?yàn)?num2str(theta0*180/pi)'度']);holdon;figure(2)plot(theta,patterndBnorm,'r');gridon;xlabel('theta/radian')ylabel('amplitude/dB')title([num2str(element_num)'陣元均勻線陣方向圖','來(lái)波方向?yàn)?num2str(theta0*180/pi)'度']);axis([-500]);仿真結(jié)果A.來(lái)波方向?yàn)?°不歸一化歸一化B.來(lái)波方向?yàn)?5°不歸一化歸一化C.隨著陣元數(shù)的增加,波束寬度變窄,分辨力提高,仿真圖如下:非歸一化歸一化不歸一化歸一化波束寬度與波達(dá)方向及陣元數(shù)的關(guān)系(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num1=16;element_num2=128;element_num3=1024;lambda=;d=*lambda;theta=0::90;forj=1:length(theta)fai(j)=theta(j)*pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lambda/(element_num1*d));psi(j)=theta(j)*pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lambda/(element_num2*d));beta(j)=theta(j)*pi/180-asin(sin(theta(j)*pi/180)-lambda/(element_num3*d));endfigureplot(theta,fai,'r',theta,psi,'b',theta,beta,'g');gridon;xlabel('theta');ylabel('widthinradians');title('波束寬度與達(dá)波方向及陣元數(shù)目的關(guān)系');legend('N=16','N=128','N=1024');仿真結(jié)果結(jié)果3.當(dāng)陣元間距時(shí),會(huì)出現(xiàn)柵瓣,導(dǎo)致空間模糊(1)仿真結(jié)果非歸一化歸一化4.類(lèi)似于時(shí)域?yàn)V波,天線方向圖是最優(yōu)權(quán)的傅立葉變換(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=32;source_num=1;d_lambda=;theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);theta0=0;w=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0)*[0:element_num-1]');forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j))*[0:element_num-1]');p(j)=w'*a;endpatternmag=abs(p);patternmagnorm=patternmag/max(max(patternmag));patterndB=20*log10(patternmag);patterndBnorm=20*log10(patternmagnorm);figure(1)subplot(1,2,1);plot(theta,patterndBnorm);gridon;xlabel('theta/radian');ylabel('amplitude/dB');axis([-500]);subplot(1,2,2);pfft=fftshift(fft(w,256));pfftmag=abs(pfft);pfftmagnorm=pfftmag/max(max(pfftmag));pfftdB=20*log10(pfftmagnorm);pfftdBnorm=20*log10(pfftmagnorm);plot(linspace(-pi/2,pi/2,256),pfftdBnorm);gridon;xlabel('theta/radian');ylabel('FFT_amplitude/dB');axis([-500]);(2)仿真結(jié)果最大信噪比準(zhǔn)則方向圖和功率譜matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;%陣元數(shù)為8d_lambda=;%間距為半波長(zhǎng)theta=-90::90;%掃描范圍theta0=0;%來(lái)波方位theta1=20;%干擾方向L=512;%采樣點(diǎn)數(shù)fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=200*randn(1);ampn=1;s(:,i)=amp0*exp(imag*2*pi**sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]');j(:,i)=amp1*exp(imag*2*pi**sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]');n(:,i)=ampn*exp(randn(element_num,1)+imag*randn(element_num,1));endRs=1/L*s*s';%信號(hào)自相關(guān)矩陣Rnj=1/L*(j*j'+n*n');%干擾+噪聲的自相關(guān)矩陣[V,D]=eig(Rs,Rnj);%(Rs,Rnj)的廣義特征值和特征向量[D,I]=sort(diag(D));%特征向量排序Wopt=V(:,I(8));%最優(yōu)權(quán)矢量forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:element_num-1]');f(j)=Wopt'*a;p(j)=a'*Rs*a+a'*Rnj*a;endF=20*log10(abs(f)/max(max(abs(f))));P=20*log10(abs(p)/max(max(abs(p))));subplot(1,2,1)plot(theta,F);gridon;holdon;plot(theta0,-80:0,'.');plot(theta1,-80:0,'.');xlabel('theta/0');ylabel('FindB');title('max-SNR方向圖');axis([-9090-800]);holdon;subplot(1,2,2);plot(theta,P,'r');gridon;xlabel('theta/0');ylabel('功率indB');title('max-SNR功率譜');gridon;axis([-9090-800]);(2)仿真結(jié)果ASC旁瓣相消----MSE準(zhǔn)則(1)matlab程序clc;closeall;clearall;imag=sqrt(-1);M=32;%輔助天線數(shù)目d_lambda=;%陣元間距theta0=-30;%來(lái)波方向theta1=60;%干擾方向L=512;%采樣單元數(shù)s=zeros(1,512);%預(yù)劃分一個(gè)區(qū)域forii=1:Lamp0=1*randn(1);%信號(hào)的幅度隨機(jī)產(chǎn)生,保證信號(hào)之間是不相關(guān)的amp1=200*randn(1);ampn=1;jam(:,ii)=amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:M-1]')+ampn*(randn(M,1)+imag*randn(M,1));%干擾+噪聲s(ii)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180))+amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180))+ampn*(randn(1,1)+imag*randn(1,1));%接收信號(hào)(信號(hào)+干擾+噪聲)s0(ii)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180));endRx=1/L*jam*jam';r_xd=1/L*jam*s';Wopt=pinv(Rx)*r_xd;delta=s0-(s-Wopt'*jam);delta1=abs(mean(delta.^2)-(mean(delta)).^2);theta=linspace(-pi/2,pi/2,200);forjj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(jj))*[0:M-1]');f(jj)=Wopt'*a;endF=20*log10(abs(f)/max(max(abs(f))));figure(1)plot(theta*180/pi,F);gridon;holdon;plot(theta0,-50:0,'.');plot(theta1,-50:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('F/dB');title('MSE準(zhǔn)則下的方向圖');axis([-9090-500]);(2)仿真結(jié)果線性約束最小方差(LCMV)準(zhǔn)則matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;%陣元數(shù)d_lambda=;%陣元間距與波長(zhǎng)的關(guān)系theta=-90::90;%搜索范圍theta0=0;%三個(gè)信號(hào)源的來(lái)波方向theta1=30;theta2=60;L=512;%采樣單元數(shù)fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=100*randn(1);amp2=10*randn(1);ampn=10;x(:,i)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp2*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta2*pi/180)*[0:element_num-1]')+ampn*(randn(element_num,1)+imag*randn(element_num,1));endRx=1/L*x*x';steer1=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]');steer2=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]');steer3=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta2*pi/180)*[0:element_num-1]');C=[steer1steer2steer3];F=[101]';%把三個(gè)方向都作為來(lái)波方向w=inv(Rx)*C*(inv(C'*inv(Rx)*C))*F;forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:element_num-1]');f(j)=w'*a;p(j)=1/(a'*inv(Rx)*a);endF=20*log10(abs(f)/(max(max(abs(f)))));subplot(1,2,1)plot(theta,F);gridon;holdon;plot(theta0,-20:0,'.');plot(theta1,-20:0,'.');plot(theta2,-20:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('F/dB');title('Caponbeamforming方向圖');axis([-9090-200]);P=20*log10(abs(p)/(max(max(abs(p)))));subplot(1,2,2)plot(theta,P);gridon;holdon;plot(theta0,-20:0,'.');plot(theta1,-20:0,'.');plot(theta2,-20:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('P/dB');title('Caponbeamforming功率譜');axis([-9090-200]);仿真結(jié)果Caponbeamformingmatlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;%陣元數(shù)d_lambda=;%陣元間距與波長(zhǎng)的關(guān)系theta=-90::90;%搜索范圍theta0=0;%三個(gè)信號(hào)源的來(lái)波方向theta1=20;theta2=60;L=1000;%采樣單元數(shù)fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=200*randn(1);amp2=200*randn(1);ampn=3;x(:,i)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp2*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta2*pi/180)*[0:element_num-1]')+ampn*(randn(element_num,1)+imag*randn(element_num,1));endRx=1/L*x*x';R=inv(Rx);steer=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]');w=R*steer/(steer'*R*steer);%最優(yōu)權(quán)矢量forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:element_num-1]');f(j)=w'*a;p(j)=1/(a'*R*a);endF=20*log10(abs(f)/(max(max(abs(f)))));subplot(1,2,1)plot(theta,F);gridon;holdon;plot(theta0,-50:0,'.');plot(theta1,-50:0,'.');plot(theta2,-50:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('F/dB');title('Caponbeamforming方向圖');axis([-9090-500]);P=20*log10(abs(p)/(max(max(abs(p)))));subplot(1,2,2)plot(theta,P);gridon;holdon;xlabel('theta/°');ylabel('P/dB');title('Caponbeamforming功率譜');axis([-9090-900]);仿真結(jié)果不同方法估計(jì)協(xié)方差矩陣的Capon波束形成(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;%陣元數(shù)為8d_lambda=;%間距為半波長(zhǎng)theta=-90::90;%掃描范圍theta0=0;%來(lái)波方向theta1=50;%干擾方向L=1024;%采樣單元數(shù)fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=50*randn(1);ampn=;s(:,i)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]');j(:,i)=amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]');n(:,i)=ampn*exp(imag*2*pi*randn(1)*[0:element_num-1]');endRx=1/L*(s+j+n)*(s+j+n)';%接收信號(hào)自相關(guān)矩陣Rnj=1/L*(j+n)*(j+n)';%%干攏+噪聲的自相關(guān)矩陣e=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]');Wopt_Rx=inv(Rx)*e/(e'*inv(Rx)*e);%采用接收信號(hào)的權(quán)矢量Wopt_Rnj=inv(Rnj)*e/(e'*inv(Rnj)*e);%采用干攏+噪聲信號(hào)的權(quán)矢量forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:element_num-1]');f1(j)=Wopt_Rx'*a;f2(j)=Wopt_Rnj'*a;endF1=20*log10(abs(f1)/max(max(abs(f1))));F2=20*log10(abs(f2/max(max(abs(f2)))));figure;plot(theta,F1,theta,F2,'r');gridon;holdon;plot(theta0,-50:0,'.');plot(theta1,-50:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('F(1,2)/dB');title('不同方法估計(jì)協(xié)方差矩陣的Capon波束形成');axis([-9090-600]);(2)仿真結(jié)果多點(diǎn)約束的Capon波束形成和方向圖(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;d_lambda=;theta=-90::90;theta0=0;theta1=20;theta2=50;L=512;Rx=zeros(element_num,element_num);%產(chǎn)生協(xié)方差矩陣fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=10*randn(1);amp2=50*randn(1);ampn=*randn(1);%噪聲的幅度隨機(jī)產(chǎn)生,保證噪聲與信號(hào)之間是不相關(guān)的j(:,i)=amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp2*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta2*pi/180)*[0:element_num-1]')+ampn*exp(imag*2*pi*randn(1)*[0:element_num-1]');x(:,i)=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]')+j(:,i);%表示接收信號(hào)endRx=1/L*x*x';R=inv(Rx);w=amp0*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta0*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp1*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta1*pi/180)*[0:element_num-1]')+amp2*exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta2*pi/180)*[0:element_num-1]');forj=1:length(theta)a=exp(imag*2*pi*d_lambda*sin(theta(j)*pi/180)*[0:element_num-1]');f(j)=w'*a;p(j)=1/(a'*R*a);endF=20*log10(abs(f)/max(max(abs(f))));P=20*log10(abs(p)/max(max(abs(p))));figure;subplot(1,2,1);plot(theta,F);gridon;holdon;plot(theta0,-50:0,'.');plot(theta1,-50:0,'.');plot(theta2,-50:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('F/dB');title('Caponbeamforming方向圖');axis([-9090-500]);subplot(1,2,2);plot(theta,P);holdon;gridon;plot(theta0,-90:0,'.');plot(theta1,-90:0,'.');plot(theta2,-90:0,'.');xlabel('theta/°');ylabel('P/dB');title('Caponbeamforming功率譜');仿真結(jié)果自適應(yīng)波束形成方向圖(1)matlab程序clc;clearall;closeall;imag=sqrt(-1);element_num=8;c=3e8;f=5e8;lambda=c/f;d_lambda=;theta=-90::90;theta0=0;theta1=45;theta2=60;L=2048;fori=1:Lamp0=10*randn(1);amp1=1

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