滤波求和恒定束宽波束形成器设计

文章在深入分析连续阵的恒定束宽波束形成理论基础上，将阵元权系数等效为两级滤波器，第一级只该与基阵的孔径分布有关，第二级只与基阵的维数有关，给出了滤波器的设计方法。通过时域的滤波求和实现恒定束宽波束形成，避免了频域分解，降低了运算量。该方法可用于一维、二维和三维情况，并且适用于任意带宽。基于非均匀线阵的计算机仿真表明该方法的恒定束宽效果是令人满意的。  

基于协方差矩阵加权的任意阵列宽带恒定束宽波束形成方法

提出了基于协方差矩阵加权方法的恒定束宽波束形成方法，它适用于任意几何形状和阵元方向性的传感器阵列。设计方法为：首先将设计频带分成若干子带，采用优化方法，通过对各子带波束施加约束，设计出具有设定波束形状的各子带波束。然后，对各子带波束进行能量综合，完成宽带信号处理。该方法解决了协方差矩阵加权波束形成方法在宽带系统中会出现的频谱畸变问题．提高了其宽带信号处理性能，为此类的宽带系统设计提供了理论支持。通过计算机仿真和湖试实验数据验证了方法的正确性。  

全设计频段束宽恒定的低旁瓣时域波束形成

为了在空域无失真地接收宽带信号和有效地抑制环境干扰,提出了全设计频段束宽恒定的低旁瓣时域波束形成方法。首先,把宽带信号分为几个子带,应用半定规划的优化方法设计这些子带中心频率上的加权,使所形成的波束主瓣与设计带宽中最低频率上的波束相同,同时约束其具有低旁瓣特征。然后,设计FIR滤波器拟合这些离散频率点上恒定束宽加权所表示的幅相加权。显然,设计得到的FIR滤波器的幅相响应给出了全设计频段上的幅相加权。最后应用该方法,针对阵元具有方向性的12元均匀离散圆弧阵,设计覆盖一个倍频程的低旁瓣时域恒定束宽波束形成器,并使用线性调频信号作为测试信号,验证了所提方法的有效性。  

旁瓣约束方向不变恒定束宽波束自适应综合

将自适应加权方法应用于波束图的主瓣控制研究，提出了方向不变恒定束宽波束形成算法。在波束图旁瓣区域引入若干虚拟干扰源，自适应调整干扰强度，改变波束形状。以主瓣某一指向的波束宽度为参考，以每次迭代后波束图最低旁瓣峰值与主瓣峰值的差作为下次迭代运算的预设主旁瓣比，在保持主瓣区域宽度不变的情况下，用自适应综合的方法获得不同主瓣指向上的最低均匀旁瓣。将该算法应用于均匀线阵和半球面阵，均在±60°的范围内得到了方向不变恒定束宽波束。研究表明，该算法不仅适用于均匀线列阵，也可用于任意结构阵列。  

EGO shape optimization of horn-loaded loudspeakers

Horn-loaded loudspeakers increase the efficiency and control the spatial distribution of sound radiated from the horn mouth. They are often used as components in cinema sound systems where it is desired that the sound be broadcast onto the audience uniformly at all frequencies, improving the listening experience. The sound distribution, or beamwidth, is related to the shape of the horn and can be predicted by numerical methods, such as the boundary-element or source-superposition method, however the cost of evaluating the objective function is high. To overcome this a surrogate optimization method called Efficient Global Optimization (EGO) was used with a spline-based parameterization to find the shape of the horn that gives a frequency-independent beamwidth, thus giving a high quality listening experience. R.C. Morgans supported by ARC SPIRT grant C00107712.