MATLAB实现基于DFT的宽带波束形成算法与仿真

资 源 简 介

本项目利用离散傅里叶变换（DFT）开发了完整的宽带波束形成系统，支持时频转换、频域波束加权与相位补偿，可生成多波束并实现空域滤波，适用于雷达和通信系统的仿真与性能验证。

详 情 说 明

基于DFT的宽带波束形成算法开发与仿真

项目介绍

本项目实现了基于离散傅里叶变换（DFT）的宽带波束形成系统，通过频域处理技术完成宽带信号的空域滤波。系统将多通道时域信号转换至频域，在各频点独立进行波束加权与相位补偿，最终合成具有空间选择性的增强信号。项目包含完整的算法链路、性能评估模块和可视化工具，适用于声学、雷达、通信等领域的阵列信号处理研究。

功能特性

• 宽带频域处理：利用DFT将时域信号分解为窄带频点，实现宽带信号的等效分解处理
• 多波束形成：支持同时生成多个指向不同方向的波束，实现空域多目标跟踪
• 波束控制：通过方位角、俯仰角参数灵活控制波束指向
• 方向图可视化：提供二维/三维波束方向图显示，直观展示空域响应特性
• 性能分析：自动计算主瓣宽度、旁瓣电平、指向精度等关键指标
• SNR增益评估：定量分析波束形成前后的信噪比改善程度

使用方法

1. 参数配置：设置阵列几何结构、信号参数（中心频率、带宽、采样率）和波束指向角度
2. 信号输入：加载或生成多通道阵列接收信号（M×N矩阵）
3. 算法执行：运行主处理程序完成波束形成计算
4. 结果查看：查看增强后的输出信号、波束方向图及性能分析报告

典型示例： % 设置参数 array_geometry = ...; % 阵列几何坐标 beam_angles = [30, 0]; % 方位角30°，俯仰角0° signal_params.fs = 20000; % 采样率20kHz

% 运行波束形成 results = main_beamforming(input_signal, array_geometry, beam_angles, signal_params);

系统要求

• 平台：MATLAB R2020a或更高版本
• 工具包：Signal Processing Toolbox, Phased Array System Toolbox（可选，用于高级阵列处理）
• 内存：建议4GB以上，处理大型阵列数据时需更多内存

文件说明

主程序文件集成了系统的核心处理流程，主要功能包括：读取阵列配置与信号参数、执行时频转换与频域波束形成计算、生成多波束输出结果、绘制方向图与性能分析图表。该文件通过模块化设计实现了完整的信号处理链路，并提供了参数接口供用户调整波束指向与算法设置。