阵列信号方向图仿真源代码

资 源 简 介

阵列信号方向图仿真源代码

详 情 说 明

阵列信号处理中，方向图仿真是一项基础且重要的任务，它能直观展示阵列对不同方向信号的响应特性。方向图描述了阵列在不同角度上的增益或灵敏度分布，是评估阵列性能的关键指标。

### 方向图仿真核心思路

阵列建模： 不同阵列类型的几何结构决定了方向图的形状。均匀线列阵（ULA）由等间距排列的天线组成，适用于一维波束成形；均匀平面阵（UPA）扩展至二维平面，可实现更灵活的空间波束控制；均匀圆阵（UCA）各阵元均匀分布在圆周上，适合全向扫描应用。

波束形成权重： 方向图的生成依赖于对各阵元信号的加权叠加。通过调整权重（如相位差），可控制主瓣指向和旁瓣电平。均匀加权时，方向图主瓣最窄但旁瓣较高；采用窗函数（如汉明窗）可抑制旁瓣。

方向图计算： 方向图是阵列响应随角度的函数。对于远场信号，可简化为阵元位置与波程差的相位叠加。计算公式通常涉及阵元坐标、波长和入射角度，最终通过绝对值平方得到功率方向图。

### 扩展应用

多波束形成：通过预定义多组权重，可同时生成多个指向不同的波束。 自适应波束成形：结合信号处理算法（如MVDR），可动态抑制干扰方向。 5G与雷达应用：方向图仿真为大规模MIMO和相控阵雷达的设计提供理论基础。

仿真时需注意阵元间距与波长的关系，避免出现栅瓣问题。实际应用中还需考虑阵元互耦、极化特性等非理想因素对方向图的影响。