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波束賦形(Beamforming)是一種基于天線陣列的信號預處理技術,又稱為波束成型、空域濾波。波束賦形既可以用于信號發射端,又可以用于信號接收端,其優點是擴大覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量及干擾抑制等。
波束賦形通過調整天線陣列中每個陣元的加權系數產生具有指向性的波束,從而能夠獲得明顯的陣列增益。通俗來講,波束賦形依賴于多個間隔開的天線將信號聚焦在特定位置,可以調整信號的相位和幅度,使其到達相同的位置并相互增強,從而提供更好的信號強度和范圍。
技術
在發射端,波束賦形器控制每一個發射裝置的相位和信號幅度,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只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,由于遠方船只的方位角度,有的聲納發射器的信號先到達船只,有的聲納發射器的信號后到達船只,無法做到讓所有聲納信號發生器的信號同時到達這條船只。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,離船近的后發信號),這樣,所有的聲納信號就能同時擊中船只,獲得一個強大的聲納脈沖信號擊中船只的效果。
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。
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