麥克風(fēng)陣列近場(chǎng)寬帶波束形成研究.pdf

1、波束形成(Beamforming)技術(shù)是麥克風(fēng)陣列的主要研究?jī)?nèi)容之一，已經(jīng)得到許多學(xué)者的認(rèn)可和廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的波束形成方法大多是基于遠(yuǎn)場(chǎng)平面波模型提出的，但是，麥克風(fēng)陣列的應(yīng)用場(chǎng)合主要包括會(huì)議室、手持移動(dòng)電話等近場(chǎng)環(huán)境，遠(yuǎn)場(chǎng)模型不再適用，且入射信源多為語(yǔ)音等寬帶信號(hào)。因此，本文對(duì)麥克風(fēng)陣列近場(chǎng)寬帶波束形成的研究具有十分重要的意義，主要圍繞近場(chǎng)球面波模型進(jìn)行討論:
　　 首先，利用波動(dòng)方程的解得到近場(chǎng)陣列流型矩陣和方向矢量，將經(jīng)

2、典方法的求解準(zhǔn)則和權(quán)值擴(kuò)展到近場(chǎng)中;得到近場(chǎng)波束響應(yīng)，并與遠(yuǎn)場(chǎng)響應(yīng)相對(duì)比，分析傳統(tǒng)處理思想在近場(chǎng)的適用性。
　　 其次，由于近場(chǎng)響應(yīng)還受信號(hào)源距離的影響，比遠(yuǎn)場(chǎng)模型更加復(fù)雜，結(jié)合接收的寬帶信號(hào)源，繼續(xù)對(duì)近場(chǎng)寬帶波束形成方法展開(kāi)討論和研究。針對(duì)均勻線陣找到三種權(quán)值固定的波束形成方法:近場(chǎng)補(bǔ)償法、徑向距離變換法和特征向量約束法，利用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證前兩種方法對(duì)寬帶信號(hào)的有效性，并對(duì)比三種方法的波束性能，為球面陣的研究提供了算法基礎(chǔ)。

3、r>　　 最后，在球面諧波域(SphericalHarmonic)內(nèi)以球面傅里葉變換為基礎(chǔ)對(duì)球面陣波束形成展開(kāi)研究。球面陣由于其特殊的結(jié)構(gòu)更適合應(yīng)用在3D聲場(chǎng)中，針對(duì)它的波束形成方法是一類新興的技術(shù)。在分析球面傅里葉變換、空間采樣等理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合諧波域經(jīng)典方法，利用徑向距離補(bǔ)償?shù)玫角蛎骊嚱鼒?chǎng)補(bǔ)償方法，分析波束隨信源距離的變化性能，和用白噪聲增益(WNG)分析波束的穩(wěn)定性。此外，通過(guò)和陣元域的處理方法相對(duì)比，找到諧波域和陣元域的相似