波束賦形(Beamforming)又叫波束成型空域濾波,是一種使用傳感器陣列定向發送和接收信號的信號處理技術。[1] 波束賦形技術通過調整相位陣列的基本單元的參數,使得某些角度的信號獲得相長干涉,而另一些角度的信號獲得相消干涉。波束賦形既可以用於信號發射端,又可以用於信號接收端。

波束賦形

波束賦形技術

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在發射端,波束賦形器控制每一個發射裝置的相位信號幅度,從而在發射出的信號波陣中獲得需要相長和相消干涉模式。在接收端,不同接收器接收到的信號被以一種恰當的方式組合起來,從而獲得期盼中的信號輻射模式。

以水下聲納發射為例,我們希望向遠處的船隻發送一束集中尖銳的聲納信號。如果聲納發射裝置的每個聲納發生器同時向一艘船發聲納信號,由於遠方船隻的方位角度,有的聲納發射器的信號先到達船隻,有的聲納發射器的信號後到達船隻,無法做到讓所有聲納信號發生器的信號同時到達這條船隻。有了波束賦形技術,就可以調整不同聲納發生器的信號發射時間(離船遠的先發信號,離船近的後發信號),這樣,所有的聲納信號就能同時擊中船隻,獲得一個強大的聲納脈衝信號擊中船隻的效果。

在被動式聲納系統或者主動式聲納的接收端,波束賦形技術為不同的水下聽音器收集到的信號加上不同的時延(離開目標最近的水下聽音器加上最長的時延),這樣就能同時聽到所有水下聽音器的聲音,就像聲音是來自同一個水下聽音器,從而獲得最佳的效果。

參見

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  1. ^ Van Veen, B.D.; Buckley, K.M. Beamforming: A versatile approach to spatial filtering (PDF). IEEE ASSP Magazine. 1988, 5 (2): 4. doi:10.1109/53.665. (原始內容 (PDF)存檔於2008-11-22).