マイク ULA アレイの時間遅延ビームフォーミング

この例では、無指向性素子のマイク アレイを使って、広帯域の従来型時間遅延ビームフォーミングを実行する方法を示します。音響 (圧力波) チャープ信号を作成します。チャープ信号の帯域幅は 1 kHz で、地上では 340 m/s の速度で伝播します。

c = 340;
t = linspace(0,1,50e3)';
sig = chirp(t,0,1,1000);

10 素子 ULA を使って音響チャープを収集します。50 kHz のサンプリング周波数における波長の 1/2 未満の間隔で配置された無指向性マイク素子を使用します。チャープは、方位角 $$60^{\circ }$$、仰角 $$0^{\circ }$$ で ULA に入射します。信号にランダム ノイズを追加します。

microphone = phased.OmnidirectionalMicrophoneElement(...
    'FrequencyRange',[20 20e3]);
array = phased.ULA('Element',microphone,'NumElements',10,...
    'ElementSpacing',0.01);
collector = phased.WidebandCollector('Sensor',array,'SampleRate',5e4,...
    'PropagationSpeed',c,'ModulatedInput',false);
sigang = [60;0];
rsig = collector(sig,sigang);
rsig = rsig + 0.1*randn(size(rsig));

広帯域の従来型時間遅延ビームフォーマーを適用して、受信信号の SNR を改善します。

beamformer = phased.TimeDelayBeamformer('SensorArray',array,...
    'SampleRate',5e4,'PropagationSpeed',c,'Direction',sigang);
y = beamformer(rsig);

subplot(2,1,1)
plot(t(1:5000),real(rsig(1:5e3,5)))
axis([0,t(5000),-0.5,1])
title('Signal (real part) at the 5th element of the ULA')
subplot(2,1,2)
plot(t(1:5000),real(y(1:5e3)))
axis([0,t(5000),-0.5,1])
title('Signal (real part) with time-delay beamforming')
xlabel('Seconds')