基于矩形阵列的可控波束形成器设计

针对线性阵列波束形成器功能单一、信噪比增益差的问题,通过Kronecker积原理将矩形阵列分解为两个虚拟线性子阵列进行分析,提出了一种基于矩形阵列的可控波束形成方法。首先将矩形阵列的转向向量分解为两个线性虚拟子阵列的转向向量的Kronecker乘积,然后利用波束形成滤波器和转向向量的正交性从几何角度设计第一个零点可控的差分虚拟子阵列,用常见的延迟求和(delay-sum beamformer,DS)和超指向性(superdirective beamformer,SD)波束形成器设计第二个虚拟子阵列,然后整合设计基于矩形阵列的高增益零点可控波束形成器和基于矩形阵列的高指向性零点可控波束形成器。最后通过仿真实验分析矩形阵列和两个虚拟线性子阵列的波束方向图、白噪声增益(white noise gain,WNG)和指向性因子(directivity factor,DF)。结果表明:所设计的全局波束形成器不仅可以实现零点可控,而且信噪比增益相比于单一虚拟子阵列有大幅提升。

面向语音通信与交互的麦克风阵列波束形成方法

临境语音通信与智能语音交互都面临复杂声学环境中的远距离高保真拾音难题,解决这一难题的有效途径是使用由多个麦克风传感器组成的麦克风阵列或多通道拾音系统,这种系统的核心是信号处理,通过对空间采样的声场信息进行时、空、频三域的联合处理来实现声源定向/定位、信号增强、噪声抑制、混响抑制、声源分离、声场参数估计等功能。麦克风阵列信号处理的方法有很多,其中研究的最多、使用得最广的方法是波束形成。本文对麦克风阵列波束形成的原理、进展以及当前常用的方法进行简要综述,内容涵盖延迟求和、超指向、差分、正交级数展开、Kronecker和自适应波束形成方法。论文侧重于方法原理、机理和架构方面的探讨,具体的算法实现细节感兴趣的读者可以参考相应的文献。

OPTIMAL DESIGN OF SMART ANTENNA ARRAY

This letter investigates an efficient design procedure integrating the Genetic Algorithm (GA) with the Finite Difference Time Domain (FDTD) for the fast optimal design of Smart Antenna Arrays (SAA). The FDTD is used to analyze SAA with mutual coupling. Then,on the basis of the Maximal Signal to Noise Ratio (MSNR) criteria, the GA is applied to the optimization of weighting elements and structure of SAA. Finally, the effectiveness of the analysis is evaluated by experimental antenna arrays.