MATLAB频域宽带波束形成算法实现与性能分析工具包

资 源 简 介

本MATLAB项目实现基于频域分解的宽带波束形成算法，通过子带分解解决宽带信号的非频变性问题。包含阵列校准、多子带波束合成及性能分析模块，适用于声学与雷达信号处理场景。

详 情 说 明

宽带波束形成算法实现与性能分析

项目介绍

本项目实现了一种基于频域处理的宽带波束形成算法，专门解决宽带信号在阵列处理中的非频变性问题。通过将宽带信号分解为多个窄带子带，对各子带分别进行窄带波束形成处理，最终合成完整的宽带波束输出。系统包含阵列响应校准、时延补偿、权重优化等核心模块，支持全面的性能分析和可视化展示。

功能特性

• 频域子带分解：采用FFT滤波组技术将宽带信号分解为多个窄带子带
• 自适应波束形成：基于MVDR（最小方差无失真响应）算法实现各子带的最优权重计算
• 阵列响应校准：精确校准阵列几何特性对信号接收的影响
• 时延补偿处理：针对不同方向来波信号进行精确时延补偿
• 性能分析模块：提供阵列增益、白噪声增益等关键性能指标计算
• 可视化展示：支持宽带波束方向图、各子带波束图对比等图形化输出

使用方法

输入参数配置

1. 多通道阵列信号：N×M维矩阵（N为采样点数，M为阵元数量）
2. 阵列几何参数：M×3维矩阵，描述各阵元的三维空间坐标
3. 信号参数：采样频率（标量）、信号带宽（标量）
4. 波束形成参数：目标方向角度（方位角、俯仰角）、子带数量（整数）

输出结果

• 波束形成后的时域信号（N×1维向量）
• 频率-角度响应矩阵（3维矩阵）表示的波束方向图
• 阵列增益、白噪声增益等性能指标
• 多种可视化图形结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 至少4GB内存（建议8GB以上）
• 支持矩阵运算的CPU

文件说明

主程序文件整合了完整的宽带波束形成处理流程，包含信号加载与参数初始化、频域子带分解处理、阵列响应模式计算与校准、基于MVDR准则的自适应权重优化、多子带波束合成与信号重构、性能指标评估与分析，以及结果可视化展示等核心功能模块。该文件实现了从原始阵列信号输入到最终波束输出与分析的全链路处理能力。