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多项式结构恒定束宽波束形成器的高效稀疏化设计
1
作者 王晓楠 陈华伟 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1203-1218,共16页
针对传声器阵列多项式结构波束形成器实现复杂度偏大的问题,提出了一种基于交替方向乘子法的多项式结构波束形成器稀疏化设计方法。该方法利用主瓣空间响应变化的优化准则以实现恒定束宽波束形成器设计,并通过将原始的高维非凸问题转化... 针对传声器阵列多项式结构波束形成器实现复杂度偏大的问题,提出了一种基于交替方向乘子法的多项式结构波束形成器稀疏化设计方法。该方法利用主瓣空间响应变化的优化准则以实现恒定束宽波束形成器设计,并通过将原始的高维非凸问题转化为并行求解的低维凸优化子问题,有效提高了多项式结构波束形成器的稀疏化效率。实验结果表明,与现有多项式结构波束形成器的稀疏化设计方法相比,所提方法在保持良好的设计鲁棒性的同时具备了更优的恒定束宽性能。在优化效率方面,所提方法耗时仅为现有方法的0.69%∼1.09%,并且获得了更高的抽头稀疏度。 展开更多
关键词 传声器阵列 多项式结构波束形成器 恒定束宽 稀疏化设计 交替方向乘子法
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圆阵宽带恒定束宽波束形成的实验研究 被引量：35
2
作者 杨益新 孙超 +2 位作者 鄢社锋 马远良 肖国有 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期504-508,共5页
为了检验“任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法”(声学学报, 2001;26(1):55—58)一文中提出的方法是否在实际系统中可行,我们针对24元均匀圆阵进行了湖上实验。基于实验数据,在覆盖一个倍频程带宽的8个频率点上形成了恒定束宽波束... 为了检验“任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法”(声学学报, 2001;26(1):55—58)一文中提出的方法是否在实际系统中可行,我们针对24元均匀圆阵进行了湖上实验。基于实验数据,在覆盖一个倍频程带宽的8个频率点上形成了恒定束宽波束。实验圆阵的实测阵列流形和理论阵列流形存在较大误差,这表明该文采用的可适用于任意结构阵列的宽带恒定束宽波束形成方法具有良好的宽容性。 展开更多
关键词 圆阵 阵列流形 宽带恒定束宽波束形成法 宽带信号 水声系统 恒定束宽设计 声源发射 宽容性
原文传递
一种实现均匀线列阵恒定束宽的方法
3
作者 吕丹丹 《舰船电子对抗》 2024年第2期93-97,105,共6页
当基阵接收信号为宽带时,若采用常规宽带波束形成,不同频率上波束图不同,频率越高,波束宽度越窄。当信号从波束主瓣内非主轴方向入射时,输出波形会发生失真,直接影响到后续的一系列功能,如系统估计波形、识别目标特性等。该问题的基本... 当基阵接收信号为宽带时,若采用常规宽带波束形成,不同频率上波束图不同,频率越高,波束宽度越窄。当信号从波束主瓣内非主轴方向入射时,输出波形会发生失真,直接影响到后续的一系列功能,如系统估计波形、识别目标特性等。该问题的基本解决方法是,设计恒定束宽波束形成器,使基阵系统对不同频率的输入信号具有相似的波束图。研究了一种应用于均匀线列阵的恒定束宽控制方法——空间重采样法,仿真结果表明,在一定的带宽内,系统能够实现恒定束宽,证明了该方法的有效性。此外,仿真实现了空间重采样恒定束控算法在频域宽带波束形成系统中的应用。在频域宽带波束形成时,利用重叠保留法,解决了数据块之间相位不连续的问题。对于系统频带范围外的频点,采用置极小数处理的方法,抑制带外干扰,提高了结果的精确度。 展开更多
关键词 均匀线列阵 恒定束宽波束形成 空间重采样 频域波束形成
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一种稳健恒定束宽宽波束形成算法
4
作者 张远驰 胡进 《数字通信世界》 2024年第2期6-9,共4页
传统宽带波束形成算法在导向矢量失配时输出性能下降,为解决该问题,文章提出一种稳健恒定束宽波束形成算法。该算法首先构造与快拍数相关的对角加载函数;其次,基于空域积分思想,结合入射信号的方向误差范围估计期望信号的实际入射方向,... 传统宽带波束形成算法在导向矢量失配时输出性能下降,为解决该问题,文章提出一种稳健恒定束宽波束形成算法。该算法首先构造与快拍数相关的对角加载函数;其次,基于空域积分思想,结合入射信号的方向误差范围估计期望信号的实际入射方向,并结合构造的对角加载系数生成优化波束加权系数;最后,联合优化后的波束权值与FIR滤波器系数完成宽带波束响应的全局优化设计。经仿真实验验证,相比于传统分布设计法的时域宽带波束形成,文中方法可以得到较理想的恒定宽带主瓣响应和较低的旁瓣电平,同时在期望信号导向矢量失配情况下,仍有较好的输出信干噪比。 展开更多
关键词 恒定束宽波束形成 广义线性组合 全局优化设计 FIR滤波器设计
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任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法 被引量：57
5
作者 杨益新 孙超 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期55-58,共4页
提出了一种任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成的新方法．该方法把任意结构阵列的响应向量表示成以Ｂｅｓｓｅｌ函数为核函数的级数之和，并将高阶项截断，然后把频带内各个频率点上的阵列响应向量转化到参考频率上，从而得到恒定束宽波... 提出了一种任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成的新方法．该方法把任意结构阵列的响应向量表示成以Ｂｅｓｓｅｌ函数为核函数的级数之和，并将高阶项截断，然后把频带内各个频率点上的阵列响应向量转化到参考频率上，从而得到恒定束宽波束形成向量，使得各个频率上的波束和参考波束相同．同时，本文还给出了一种基于自适应处理的参考波束优化方法．结合均匀分布离散国阵所作的计算机仿真验证了本文所提方法的有效性． 展开更多
关键词 任意结构阵列 宽带恒定束宽波束 水声信号 声呐
原文传递
一种稳健的恒定束宽波束形成方法 被引量：21
6
作者 甘甜 王英民 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期18-24,共7页
考虑到信号的方向信息存在误差时,宽带聚焦变换波束形成方法的稳健性会急剧下降,为了克服这种缺点,将稳健的二阶锥规划波束形成用于聚焦变换方法中,提出一种稳健宽带恒定束宽波束形成方法并将其应用于声呐探测。二阶锥规划波束形成是通... 考虑到信号的方向信息存在误差时,宽带聚焦变换波束形成方法的稳健性会急剧下降,为了克服这种缺点,将稳健的二阶锥规划波束形成用于聚焦变换方法中,提出一种稳健宽带恒定束宽波束形成方法并将其应用于声呐探测。二阶锥规划波束形成是通过对阵列流形进行约束求解得到准确的权值,从而减少聚焦数据误差,避免估计畸变,得到恒定束宽,提高了聚焦变换恒定束宽波束形成器的性能。借助计算机对圆环形传感器阵列在宽频段内进行恒定束宽波束优化设计,并进行了实验研究,结果表明该方法对信号信息误差有很好的宽容性,能实现我们期望得到的恒定束宽波束图,能应用于实际的声呐探测中。并且比传统的二阶锥恒定束宽方法有更高的稳健性。 展开更多
关键词 恒定束宽 形成方法 稳健性 宽波束 二阶锥规划 波束形成器 数据误差 信号信息
原文传递
基于恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法 被引量：5
7
作者 吴姚振 杨益新 +1 位作者 杨龙 王永威 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期843-848,共6页
水下目标辐射噪声通过阵列波束形成后易造成波形失真,且受干扰的影响,严重降低了目标的识别效果。为此提出了恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法。该方法通过二阶锥规划方法设计恒定束宽波束形成器,用以实现波形保真并滤除... 水下目标辐射噪声通过阵列波束形成后易造成波形失真,且受干扰的影响,严重降低了目标的识别效果。为此提出了恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法。该方法通过二阶锥规划方法设计恒定束宽波束形成器,用以实现波形保真并滤除干扰源的影响,结合人耳听觉感知机理和经典的DEMON分析,提取出有效反映目标类别属性的联合特征矢量。针对直线阵,利用单水听器获得的真实目标辐射噪声,仿真了干扰条件下阵列输出信号并开展识别实验,结果表明所提出的水下目标识别方法可以有效实现目标的准确分类,且对目标形态有着良好的宽容性。 展开更多
关键词 恒定束宽 干扰抑制 水下目标识别 特征提取 DEMON分析 二阶锥规划
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空间重采样法恒定束宽波束形成器设计 被引量：32
8
作者 智婉君 李志舜 《信号处理》 CSCD 1998年第A12期1-5,共5页
本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，... 本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，从而利用频域波束形成的方法完成恒定束宽波束形成器设计。 展开更多
关键词 空间重采样 恒定束宽 波束形成器 信号处理
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基于恒定束宽波束输出的宽带相干源高分辨测向 被引量：4
9
作者 杨益新 卓颉 +1 位作者 孙超 朱治富 《声学技术》 CSCD 2001年第1期7-9,共3页
本文给出了基于恒定束宽波束输出的宽带相干源高分辨测向方法。计算机仿真结果表明本方法在降低运算量的同时 ,得到了优于相干信号子空间方法的方位估计性能。
关键词 波束 相干源 方位估计 恒定束宽波束 高分辨算法 主动声纳系统
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改进的宽带阵元延迟线恒定束宽波束形成算法 被引量：5
10
作者 汪婉秋 刘成城 +1 位作者 赵拥军 陈晖 《信号处理》 CSCD 北大核心 2013年第2期194-200,共7页
针对时域宽带恒定束宽波束形成计算复杂度高、硬件实现复杂等问题,提出基于离散空间响应变化(SRV)约束的宽带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型,然后分别在有无强干扰的情况下,采用约束优化的方式,... 针对时域宽带恒定束宽波束形成计算复杂度高、硬件实现复杂等问题,提出基于离散空间响应变化(SRV)约束的宽带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成算法。该算法首先建立SDL宽带阵列模型,然后分别在有无强干扰的情况下,采用约束优化的方式,在保证期望来向增益趋于单位响应的同时,对期望方向逼近精度、旁瓣增益、主瓣宽度、SRV等进行约束,使得可能的最大旁瓣均值最小,最后将其转化为二阶锥规划问题,并利用内点法进行求解。实验表明,该算法的频率不变性较好,收敛速度较快,计算复杂度较低。 展开更多
关键词 阵元延迟线 宽带波束形成 恒定束宽 空间响应变化 二阶锥规划
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基于二次型约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量：4
11
作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 刘成城 丁永超 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2016年第4期815-822,共8页
针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点... 针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,实现具有恒定束宽特性的宽带波束形成,再通过对权矢量模值施加二次不等式约束,抑制指向误差及传感器参数随机扰动误差,提高算法的稳健性,并通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得最优权矢量的解析解。实验结果表明算法可有效克服信号指向误差引起的波束形成器性能恶化问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 空间响应变化约束 二次型约束
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基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器研究与实现 被引量：8
12
作者 周天 张秉致 +1 位作者 杜伟东 彭东东 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期92-99,共8页
提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验... 提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验证了该波束形成器的有效性和优越性;在C6748 DSP平台上的移植实现展示了该恒定束宽波束形成器的实现效率及实用性。 展开更多
关键词 恒定束宽 波束形成器 FARROW结构 DSP 实现
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基于模约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量：3
13
作者 陈辉 刘成城 +1 位作者 赵拥军 丁永超 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2014年第11期67-72,共6页
针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现... 针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现期望方向上的无失真输出;然后,对权矢量模值施加不等式约束,抑制指向误差,提高算法的稳健性;最后,通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得权矢量解析解。仿真结果与分析表明:该算法可有效克服波束形成器性能对指向误差敏感的问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 模约束 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 SRV约束
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稳健的宽带恒定束宽波束形成算法 被引量：4
14
作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 丁永超 张睿 《信号处理》 CSCD 北大核心 2014年第7期804-812,共9页
针对运动目标入射及存在信号波达方向(DOA)估计误差时传统波束形成器性能下降的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先在目标入射角可能存在的范围内选取离散点,设定相应的期望及零陷响应,再结合空间响应变化(SRV)约... 针对运动目标入射及存在信号波达方向(DOA)估计误差时传统波束形成器性能下降的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先在目标入射角可能存在的范围内选取离散点,设定相应的期望及零陷响应,再结合空间响应变化(SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,并约束权矢量模值以抑制随机噪声,最后分别利用内点法和拉格朗日乘子法求解最优权矢量,实现稳健的宽带恒定束宽波束形成。实验结果表明该算法可以有效实现对运动目标的空域滤波,具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多
关键词 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 SRV 约束
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多波束宽带恒定束宽波束形成器的DSP实现 被引量：4
15
作者 王英哲 杨益新 +1 位作者 张忠兵 马远良 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2000年第3期49-51,4,共3页
波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。由于高性能的宽带波束形成算法运算 量大并难以实时实现，因此开发研制高速度、高精度、高性能的波束形成器，就很必要。文章提出来 用ＴＭＳ３２０Ｆ２０６及ＩＭＳＡ１００为主要芯片，构... 波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。由于高性能的宽带波束形成算法运算 量大并难以实时实现，因此开发研制高速度、高精度、高性能的波束形成器，就很必要。文章提出来 用ＴＭＳ３２０Ｆ２０６及ＩＭＳＡ１００为主要芯片，构成多波束宽恒定束宽波束形成器，可实现实时、高速、 高性能的多波束宽带恒定束宽波束形成，并给出了具体设计方案。水池实验结果，表明本文的系统 设计方案正确、可靠。 展开更多
关键词 波束形成器 恒定束宽 FIR滤波 DSP 船舶导航设备
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恒定束宽波束形成器的设计和仿真研究 被引量：10
16
作者 王惠刚 张保嵩 马远良 《电子科学学刊》 CSCD 2000年第1期42-47,共6页
宽带恒定束宽波束形成器是基阵信号处理中的难点。本文提出一种基于均匀一致性旁瓣级的设计方法,在求出宽带信号实现恒定束宽所须的频率响应后,通过一组FIR滤波器来拟合该频率响应。该方法不仅能用于一般的等间隔直线阵,而且当阵元存在... 宽带恒定束宽波束形成器是基阵信号处理中的难点。本文提出一种基于均匀一致性旁瓣级的设计方法,在求出宽带信号实现恒定束宽所须的频率响应后,通过一组FIR滤波器来拟合该频率响应。该方法不仅能用于一般的等间隔直线阵,而且当阵元存在指向性且位置不精确时,也能较好地实现恒定束宽。计算机仿真表明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 波束形成器 恒定束宽 FIR滤波器 设计
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基于二阶锥的扩展式矢量阵宽带恒定束宽稳健性设计 被引量：2
17
作者 邱宏安 郭兵勇 +1 位作者 尚娟 王永亮 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期239-244,共6页
提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁... 提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁瓣和恒定束宽问题,仿真分析表明,对于基阵位置误差,该宽带波束形成器具备了稳健性、低旁瓣和宽带恒定束宽等特性。 展开更多
关键词 波束形成 矢量传感器阵 声纳 最优化 宽带恒定束宽 稳健性
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基于二阶锥约束的方向不变恒定束宽波束形成 被引量：7
18
作者 幸高翔 蔡志明 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期2109-2112,共4页
该文提出了基于2阶锥约束(SOCP)的方向不变恒定束宽波束形成算法。本算法的优化准则为在保证各个指向上设计波束的主瓣与相应的参考波束的主瓣之间的均方误差最小的条件下,使设计波束旁瓣级尽量低。该约束优化可转化为标准2阶锥形式,采... 该文提出了基于2阶锥约束(SOCP)的方向不变恒定束宽波束形成算法。本算法的优化准则为在保证各个指向上设计波束的主瓣与相应的参考波束的主瓣之间的均方误差最小的条件下,使设计波束旁瓣级尽量低。该约束优化可转化为标准2阶锥形式,采用优化工具箱SeDuMi实现。仿真计算表明,新算法能够在主波束指向±60o范围内得到良好的方向不变恒定束宽波束图。 展开更多
关键词 波束形成 方向不变恒定束宽 主瓣控制 二阶锥规划
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时域宽带恒定束宽波束形成器的优化设计 被引量：8
19
作者 唐建生 孙超 《信号处理》 CSCD 北大核心 2006年第6期805-809,共5页
为了使用较低阶次的FIR滤波器组实现高精度的时域恒定束宽波束形成器,本文提出了一种优化设计方法。此方法使用了数字延迟线和FIR滤波器组相结合的宽带波束形成器结构。在FIR滤波器组的设计中,使用半定规划的优化方法,使设计波束的主瓣... 为了使用较低阶次的FIR滤波器组实现高精度的时域恒定束宽波束形成器,本文提出了一种优化设计方法。此方法使用了数字延迟线和FIR滤波器组相结合的宽带波束形成器结构。在FIR滤波器组的设计中,使用半定规划的优化方法,使设计波束的主瓣逼近期望波束,同时使用矩阵不等式约束旁瓣高度。在建立最优化问题时考虑了设计频段上的所有频率点,因此可以得到全设计频段上束宽恒定的波束形成器。应用本文的方法,针对8元均匀离散圆弧阵设计时域恒定束宽波束形成器,并与已有方法的设计结果进行了比较,验证了此方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 恒定束宽 时域波束形成 FIR滤波器组 数字延迟线
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基于FIR滤波器的改进恒定束宽波束形成算法 被引量：5
20
作者 郭业才 顾弘毅 +1 位作者 王超 王婷 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期977-984,共8页
针对宽带信号中不同频率分量所对应的增益不同导致阵列接收信号产生失真的问题,提出了一种基于FIR滤波器的恒定束宽波束形成算法.该算法利用FIR滤波器阵列结构和麦克风均匀线阵列的对称属性,确定波束形成算法恒定束宽的频率范围并获得... 针对宽带信号中不同频率分量所对应的增益不同导致阵列接收信号产生失真的问题,提出了一种基于FIR滤波器的恒定束宽波束形成算法.该算法利用FIR滤波器阵列结构和麦克风均匀线阵列的对称属性,确定波束形成算法恒定束宽的频率范围并获得近似恒定束宽的阵列响应;针对相邻的截止频率之间波束宽度的波动较大问题,设计了参考波束并利用最小二乘法获得最优权值;最后对最优权值进行归一化处理,获得了均匀增益.仿真和实验验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 波束形成器 宽带 恒定束宽 阵列结构
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