数学建模社区-数学中国
标题:
麦克风阵列不同阵形的性能有什么区别？
[打印本页]
作者:
浅夏110
时间:
2020-5-15 10:22
标题:
麦克风阵列不同阵形的性能有什么区别？
日常应用的麦克风阵列，大致可以分为：十字阵、平面阵、圆阵、螺旋阵
' K$ o% r4 l; r
2020-5-15 10:19 上传
下载附件
(29.9 KB)
* i9 |; Z& p& Y! O2 ^( _
我们常说的十字阵、平面阵、螺旋阵，其实是阵列形状的描述，本质上则是声传感器的
空间排布几何规则不同，决定了不同阵形具备不同的空域滤波性能
。
* o& \4 j& e+ Y- ~
以16元声呐为例，常见的4种阵列的声传感器分布如下图：
8 ?0 J b& k# C. X
2020-5-15 10:20 上传
下载附件
(64.18 KB)
# ?6 `1 b; g) t+ P5 r
常见的十字阵、平面阵都属于均匀平面阵，圆阵与螺旋阵则是非均匀平面阵，不同的阵列在不同阵列方向具有不同的空域分辨率。话不多数，有图有真相——4种阵型波束形成仿真的波束图（接收信号3000Hz）。
3 G) k3 \- \7 z0 J; L8 q: w7 T R3 c1 }
2020-5-15 10:20 上传
下载附件
(70.75 KB)
$ v. I% P, f, X8 [1 i' G/ B/ X
直观来看，4种阵型的波束图的差距还是很大，为了看出来细节差异，我们把三维图统一投影到一个平面来看，如下图所示：
4 Z: U+ N( u+ R$ Y4 H& A$ K) n" i9 s
2020-5-15 10:21 上传
下载附件
(73.12 KB)
) ~9 R2 v4 l/ [1 u4 \
我们一般把中间的小山峰叫主瓣，主瓣越窄说明阵列分辨率越高，性能越好。旁边矮一点的小山峰叫旁瓣，旁瓣越高则意味着阵列抗干扰性能越差。
$ D2 q" P, r6 ]3 c
可以看出，十字阵波束图的小山峰（主瓣）明显比圆阵，矩形阵，螺旋阵要窄，从主瓣来看，十字阵<圆阵≈矩形阵≈螺旋阵，这也意味着同样阵元个数的条件下，十字阵具有较高的空间分辨率。尺有所短寸有所长，十字阵旁边的小山峰明显较高，从旁瓣来看，十字阵>圆阵>矩形阵>螺旋阵，意味着此时十字阵的抗干扰能力较差。
0 F1 D: l$ s7 l/ r8 Z k/ u
; |! s, d+ y% j% D: K/ P
' h( q7 a& ^( K3 m4 m! M
% B: z `8 h9 i9 {$ J/ _0 c
2020-5-15 10:22 上传
下载附件
(104.01 KB)
2 @' p; l% ^, a% h( x% E5 ~: S* d* N! J
从阵型设计角度考虑，十字阵很容易获得较高的主瓣及分辨率，在各个领域也广泛应用。
( [2 N/ b- z. C, c7 i4 h0 M
圆阵的主瓣旁瓣分布均匀，在0~360°分辨率较为均匀，常被采用作为智能音箱的阵型。
9 s; d5 ?* \ i. \
矩形阵则在均匀分布的阵元范围内具有较高的分辨率，是雷达设计常采用的阵型。
+ s- L. r6 U2 }8 A5 Z5 B1 S* A
螺旋阵阵元的不规则分布避免重复空间采样，可有效抑制混叠效应，所以这种不规则的阵列设计常常应用于声场成像，是声学相机所采取的主流阵型。
% p' Y, m7 ~" r
~~~~~~~~~划重点的分割线~~~~~~~~
5 y7 U" A, D' L
十字阵，圆阵，矩形阵，螺旋阵，不同的声呐阵型决定了不同的空域滤波性能，各有优劣，实际工程应用中我们往往会根据成本预算，实际需求等来权衡选择，没有最优，只有最合适。
9 b6 G& ] Z4 d3 F+ o; `
# [/ u' T. {+ ?* O' C9 J2 v# ]% V
, y* w4 R! o n8 X$ }
作者：联丰迅声
5 ?+ q9 U: Z: G) q3 E$ A6 K
链接：https://www.zhihu.com/question/379057217/answer/1075479476
7 H$ ?" X+ T& ]. c" j @
来源：知乎
9 h5 J& y7 Z, n
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
[5 W, _) A% e. q3 F/ @
: r0 w- |: i2 _: c. G; |! H
1 n/ d3 M4 W2 R5 B+ S) ^ u
作者:
建模小白12138
时间:
2020-5-17 09:43
感谢！！！！！！！！！
& a; P" _" `% x/ v$ A% T2 `
欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)
Powered by Discuz! X2.5
