MATLAB实现的宽带麦克风阵列频域-时域混合波束形成系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB开发的宽带麦克风阵列波束形成系统，通过DFT频域转换分解宽带信号，结合时域FIR滤波器实现多通道信号的高精度定向增强。系统支持实时处理，适用于语音增强与声源定位场景。

详 情 说 明

基于频域与时域混合处理的宽带麦克风阵列波束形成系统

项目介绍

本项目实现宽带麦克风阵列信号处理系统，能够对多个麦克风接收的宽带信号进行实时波束形成处理。系统采用频域与时域混合处理架构：首先通过离散傅里叶变换（DFT）将输入的宽带信号分解为频域子带信号，然后结合有限脉冲响应（FIR）滤波器进行波束形成处理。该系统能够有效增强目标方向的声音信号，同时抑制噪声与干扰方向的信号，适用于音频增强、噪声抑制、会议系统等多种应用场景。

功能特性

• 宽带信号处理：支持200 Hz~8 kHz频带范围的宽带音频信号处理
• 频域-时域混合架构：通过DFT将信号转换到频域处理，再结合时域FIR滤波器实现波束形成
• 实时波束形成：能够对多通道麦克风输入信号进行实时处理
• 灵活的方向控制：支持通过方位角和俯仰角参数指定期望声源方向
• 多维输出：提供增强后的音频信号、波束形成方向图及各频带滤波器系数

使用方法

输入参数配置

1. 多通道音频信号：准备多列矩阵格式的输入信号，每列对应一个麦克风通道
2. 阵列几何参数：提供麦克风阵列在笛卡尔坐标系下的位置坐标矩阵
3. 声源方位参数：设置期望声源的方位角和俯仰角
4. 采样参数：指定采样频率和目标处理频带范围

运行系统

配置上述参数后，执行主程序即可得到处理结果。

输出结果

• 增强音频信号：单列向量格式的增强后时域音频信号
• 波束形成方向图：显示不同频率对应的阵列响应方向特性
• 滤波器系数矩阵：各频带对应的FIR波束形成滤波器系数

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 足够的内存空间以处理多通道音频数据

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，包括多通道信号读取与预处理、频域离散傅里叶变换分析、基于阵列几何的波束形成权重计算、频域子带信号合成、时域FIR滤波器设计与应用，以及最终的结果输出与可视化功能。该文件实现了从原始麦克风阵列信号到增强音频的完整处理链路。