【阵列信号处理01--基本概念及知识补充】
基本概念
1、陣列信號處理是指將一組傳感器按一定方式布置在空間不同位置上,形成傳感器陣列,用傳感器陣列來接收空間信號,即相當于對空間分布的場信號采樣,得到信號源的空間離散觀測數據。
2、陣列信號處理的目的:通過對陣列接收的信號進行處理,增強有用信號,抑制無用的干擾和噪聲,并提取有用的信號特征及信號所包含的信息。
3、陣列信號處理研究的主要問題
(1)波束形成技術—使陣列天線方向圖的主瓣指向所需的方向,將干擾置零。
(2)空間譜估計—對空間信號波達方向的分布進行超分辨估計。
(3)信號源定位—確定陣列到陣源的仰角和方位角,甚至頻率、時延和距離等。
(4)信源分離—確定各個信源發射的信號波形。各個信源從不同方向到達陣列,這一事實使得這些信號波形得以分離,即使它們在時域和頻域是疊加的。
知識補充
1、電磁波
(1)由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波,是以波動的形式傳播的電磁場,具有波粒二象性。
(2)速度為光速。
(3)電磁波伴隨的電場方向,磁場方向,傳播方向三者互相垂直,因此電磁波是橫波。
(4)電磁波譜圖
2、無線電波或射頻波是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的電磁波,其波長大于1m,頻率小于300MHz。
3、導行波:由傳輸線所引導的,能沿一定方向傳播的電磁波。
4、天線(antenna)
(1)天線是一種變換器,它把傳輸線上傳播的導行波,變換成在無界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波,或者進行相反的變換。在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件。
(2)無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統,凡是利用電磁波來傳遞信息的,都依靠天線來進行工作。
(3)此外,在用電磁波傳送能量方面,非信號的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性,即同一副天線既可用作發射天線,也可用作接收天線。同一天線作為發射或接收的基本特性參數是相同的。這就是天線的互易定理。
5、相控陣(phased array)
(1)相控陣即相位補償(或延時補償)基陣,它既可用以接收,也可用以發射。
(2)其工作原理是對按一定規律排列的基陣陣元的信號均加以適當的移相(或延時)以獲得陣波束的偏轉,在不同方位上同時進行相位(或延時)補償,即可獲得多波束。
(3)其優點是,不必用機械轉動基陣就可在所要觀察的空間范圍內實現波束的電掃描,非常方便靈活。同時,基陣的尺寸便可做得大一些以提高空間增益。
6、移相器(phaser)對波的相位進行調整的一種裝置。是一種控制信號相位變化的控制元件。
7、雷達(radar)
雷達,是英文Radar的音譯,源于radio detection and ranging的縮寫,意思為"無線電探測和測距",即用無線電的方法發現目標并測定它們的空間位置。因此,雷達也被稱為"無線電定位"。雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波,由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
參考書籍:陣列信號處理及MATLAB實現(第2版) 張小飛 李建峰 徐大專 等著
總結
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