阵列雷达接收发射匹配多波束形成仿真与分析
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》范文
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》篇一一、引言多波束成像声呐（Multi-beam Imaging Sonar）是一种高分辨率、高精度的水下探测设备，广泛应用于海洋科学研究、水下考古、海洋资源探测以及军事等领域。
其工作原理是通过发射多个声波束，对水下目标进行扫描，并根据接收的回波信息重构目标的图像。
近年来，随着计算机技术和信号处理技术的不断发展，多波束成像声呐在成像性能和抗干扰能力方面取得了显著的进步。
本文将对多波束成像声呐的仿真及其成像分析进行研究。
二、多波束成像声呐的仿真1. 仿真模型建立多波束成像声呐的仿真模型主要包括声呐系统模型、目标模型和环境模型。
声呐系统模型包括发射器、接收器和信号处理模块等；目标模型用于模拟水下目标的形状、大小和材质等特征；环境模型则用于模拟水体的声速、温度、盐度等参数以及水下的地形地貌等。
在仿真过程中，首先需要根据实际需求和条件，设定仿真参数，如声呐的工作频率、波束数、扫描速度等。
然后，通过建立仿真模型，模拟声波的发射、传播和接收过程。
2. 仿真结果分析仿真结果主要包括声波的传播图像和回波信号的时序图。
通过对这些图像和时序图的分析，可以了解声波在水下的传播特性，如声速分布、衰减等。
同时，还可以分析回波信号的强度、频率等特征，为后续的成像处理提供依据。
三、多波束成像分析1. 成像原理多波束成像声呐的成像原理是通过多个声波束对水下目标进行扫描，根据接收到的回波信息重构目标的图像。
在成像过程中，需要考虑到声波的传播特性、目标特性以及环境因素等多种因素。
2. 成像性能评价多波束成像声呐的成像性能主要受到分辨率、信噪比和动态范围等指标的影响。
分辨率越高，能够分辨出目标越细微的特征；信噪比越高，图像的清晰度越高；动态范围则决定了图像的亮度和对比度。
通过对这些指标的分析，可以评价多波束成像声呐的成像性能。
3. 成像结果分析通过对多波束成像声呐的实际应用进行实验研究，可以获得水下目标的图像。
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》范文
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，声呐技术在海洋探测、水下目标追踪以及海洋环境监测等领域中扮演着重要的角色。
其中，多波束成像声呐（MBINS）技术因其具有较高的空间分辨率和宽广的覆盖范围而受到广泛的关注。
本文将对多波束成像声呐的仿真技术及成像分析进行研究，为实际应用提供理论基础和依据。
二、多波束成像声呐的基本原理多波束成像声呐系统由声波发射器、声波接收器、信号处理模块等部分组成。
系统通过发射多束声波并接收回波信号，将接收到的回波信号进行处理、分析和显示，形成多波束的声呐图像。
这种技术利用了声波的传播特性和声呐系统的空间分辨能力，实现了对水下环境的精确探测和成像。
三、多波束成像声呐仿真研究（一）仿真模型建立为了研究多波束成像声呐的性能，我们首先需要建立一个仿真模型。
该模型应包括声呐系统的发射和接收模块、信号处理模块以及水下环境模型等部分。
其中，水下环境模型应考虑到水体的温度、盐度、深度等因素对声波传播的影响。
（二）仿真参数设置在仿真过程中，我们需要设置一系列的参数，如声波的频率、发射角度、接收阵列的布局等。
这些参数的设置将直接影响到仿真结果的准确性和可靠性。
因此，我们需要根据实际需求和实验条件进行合理的参数设置。
（三）仿真结果分析通过仿真实验，我们可以得到多波束成像声呐的回波信号和声呐图像。
通过对这些结果的分析，我们可以评估声呐系统的性能，包括空间分辨率、覆盖范围、噪声抑制能力等。
同时，我们还可以通过改变仿真参数，研究不同参数对声呐系统性能的影响。
四、多波束成像声呐的成像分析（一）图像处理技术为了得到清晰的声呐图像，我们需要对回波信号进行一系列的图像处理技术。
包括去噪、增强、边缘检测等。
这些技术可以有效地提高图像的信噪比和对比度，使得水下环境更加清晰地呈现在图像中。
（二）图像分析方法通过对声呐图像的分析，我们可以得到水下环境的各种信息。
例如，我们可以根据图像中的回声强度来判断物体的距离和大小；根据回声的形状和分布来判断物体的形状和结构等。
利用雷达发射信号对接收阵列实时校正的方法
电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering利用雷达发射信号对接收阵列实时校正的方法李春林赵怀坤 吴琳拥(四川九洲防控科技有限责任公司 四川省绵阳市621000 )摘 要：本文主要介绍一种利用雷达发射信号，对接收阵列及通道实现实时校正的方法。
数字化阵列雷达将接收阵列天线上每个阵元 接收的信号进行数字化后，通过数字波束形成(DBF)形成一个或者多个不同指向的波束，而每个阵元的信号需要经过不同的通路，不可 避免的会存在幅相差异，导致通道间的特性不一致，所以在DBF 之前，必须完成通道一致性的校正，而通道特性又随着环境变化存在时变 特性，所以对高精度的雷达往往需要进行实时校正。
关键词：DBF;实时校正；接收阵列；雷达发射信号；单脉冲雷达；幅相测量数字化阵列雷达的核心是DBF(数字波束形成)技术，利用数 字方式同时产生多个独立可控的波束并使其同相叠加，在特定方向 上能量最大并且形成天线方向图主瓣的技术⑴。
其具有低副瓣、高 信噪比、波束特征灵活可变、天线有较好的自校正能等特点【2】。
DBF 雷达因为体制灵活而得到广泛应用，但DBF 的性能直接 受数字阵列校正结果的影响，因为数字阵列的发射通道和各个接收 通道间相互独立，不可避免的存在幅相误差，利用DBF 技术进行 雷达目标检测，就必须对雷达的天馈系统中每个通道的幅度和相位 进行校准，相控阵天线的快速测量和校准一直是相控阵天线研究的 热门问题。
目前主流的校准方法有近场测量法、旋转矢量法、互耦 校准法、换相测量法等，以上测量方法的测量速度都不够快，一般 用于相控阵天线研制阶段的验证校准工作，不能满足大量工程需求 的测量校准t3'6]o 而且为了使雷达在工作期间处于规定的技术范围 内。
还需要相应的手段定期和不定期的进行校正，确保在全寿命周 期内的性能"】。
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》范文
《多波束成像声呐仿真及成像分析研究》篇一一、引言多波束成像声呐（Multi-beam Imaging Sonar）是现代海洋探测和海洋科学研究的重要工具。
它通过发射多个声波束，对目标区域进行快速、高分辨率的扫描和成像，为海洋科学研究、水下探测和海洋资源开发提供了重要的技术支持。
本文将针对多波束成像声呐的仿真及成像分析进行研究，旨在提高声呐系统的性能和成像质量。
二、多波束成像声呐原理多波束成像声呐系统主要由发射器、接收器、信号处理器和计算机等部分组成。
在工作过程中，发射器发出多个声波束，对目标区域进行扫描。
这些声波束遇到目标后会发生反射，接收器接收反射信号并传输到信号处理器中。
信号处理器对接收到的信号进行处理，提取出目标的位置、速度和类型等信息，并将这些信息传输到计算机中进行成像处理。
三、多波束成像声呐仿真为了研究多波束成像声呐的性能和成像质量，我们进行了仿真实验。
仿真实验主要分为以下步骤：1. 建立仿真模型：根据多波束成像声呐的工作原理，建立仿真模型。
包括发射器、接收器、信号处理器等部分的建模。
2. 设定仿真参数：根据实验需求，设定仿真参数，如声速、声波束的角度、扫描速度等。
3. 仿真实验：通过仿真软件进行仿真实验，模拟多波束成像声呐对目标区域的扫描和成像过程。
4. 结果分析：对仿真结果进行分析，包括声波束的覆盖范围、分辨率、信噪比等指标的评估。
四、多波束成像声呐成像分析在多波束成像声呐的成像过程中，需要对接收到的信号进行处理和解析，以提取出目标的位置、速度和类型等信息。
我们通过对多波束成像声呐的成像过程进行分析，得出以下结论：1. 分辨率的提高：通过增加声波束的数量和改善信号处理算法，可以提高多波束成像声呐的分辨率，从而获得更高质量的图像。
2. 信噪比的改善：通过对接收到的信号进行滤波和增强处理，可以改善信噪比，提高图像的清晰度和对比度。
3. 目标类型的识别：通过对反射信号的特征进行分析和识别，可以判断目标的类型和性质，为后续的海洋科学研究和水下探测提供重要的信息。
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统，它能够实现多波束的发射和接收，具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。
在现代军事和民用领域广泛应用。
本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。
一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成，这些天线被组织成一个二维或三维阵列。
每个天线都可以独立进行发射和接收信号。
通过控制相位差，可以实现波束的相应调控。
相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测：1. 多波束形成：相控阵雷达可以同时形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向。
通过调整每个波束的发射相位差，可以实现对不同方向的目标同时探测。
2. 自适应波束形成：相控阵雷达可以根据环境和目标的变化，实时调整波束形成参数，提高雷达的性能。
例如，可以通过自适应波束形成技术，抑制多径效应和杂波干扰，提高探测的信噪比。
3. 高精度测角：相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构，实现高精度的目标测角。
通过测量每个波束的相位差，可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。
4. 捷联测量：相控阵雷达可以利用多波束的测量结果，实现对目标位置的捷联测量。
通过将多个波束的测量结果进行融合，可以提高目标位置的准确性和可靠性。
二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节：1. 发射信号：相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。
这些信号会经过射频与微波电路的处理，形成合适的脉冲信号。
2. 波束形成：发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线，通过调控每个天线的发射相位和幅度，形成多个波束。
每个波束可以独立指向不同的方向。
3. 目标回波接收：当发射的信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波。
相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号，并将其传送到接收机。
4. 信号处理：接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。
然后，利用自适应波束形成技术，抑制干扰信号和杂波，提取目标信号。
阵列雷达接收发射匹配多波束形成仿真与分析
班级1302019学号02129031本科课程设计报告题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析学院电子工程学院专业电子信息工程学生姓名班子涵导师姓名曾操西安电子科技大学电子工程学院课程设计（报告）任务书学生姓名班子涵指导教师曾操职称副教授学生学号02129031专业电子信息工程题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析相关专业课程《雷达原理》、《雷达系统》、《随机信号分析》任务与要求对阵列雷达接收的数据，采用加窗/未加窗数字波束形成实现接收多波束形成；采用LCMV实现发射多波束形成。
技术指标：阵元个数：大于8个；未加窗副瓣电平：优于-13dB；加窗副瓣电平：优于-25dB。
所需软件：MATLAB参考书目：《雷达原理》、《雷达系统》开始日期2016年12月26日完成日期2017年1月9日课程设计所在单位电子工程学院2017年1月9日阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析摘要：数字波束形成(DBF)技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术，由在基带上保留了天线阵列单元信号的全部信息，因而DBF可以采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括t快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、进行非线性处理改善角分辨率等等。
本课程设计对阵列雷达接收的数据，采用未加窗数字波束形成实现接收多波束形成。
介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及未加窗数字波束形成。
最后采用未加窗数字波束形成对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。
本次课程设计也对阵列雷达接收的数据，采用LCMV实现发射多波束形成。
介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及LCMV算法。
最后采用lcmv算法对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。
[1][2]关键词：阵列雷达，阵列信号处理，LCMV算法,数字波束形成Abstract:Digital beamforming(DBF)technology is a kind of method to realize the digital beamforming technology,by retains all the information on the baseband unit antenna array signal,so the DBF can be processed on the antenna array signal using advanced digital signal processing technology,can significantly improve the performance of the array antenna,these properties include zero t fast adaptive beamforming,ultra-low sidelobe,adaptive space-time processing,improve the angular resolution of nonlinear processing and so on.The array radar received data by windowed digital beamforming to achieve multi beam receiver.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and non windowed digital beamforming.Finally using windowed digital beamforming of array radar receiving data the treatment and outcome.At the same time to receive array radar data,using LCMV to achieve the emission of multi beam forming.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and LCMV algorithm.Finally,LCMV algorithm is used to process theradar array receiving data,and obtained the results of.[1][2]Keywords:array radar,array signal processing,LCMV algorithm,digital beamforming1.引言雷达作为军中“千里眼”，是未来战争中指挥员得以运筹帷幄、决胜千里的最基本的信息获取手段。
雷达天线阵列中的波束形成技术研究
雷达天线阵列中的波束形成技术研究摘要：讨论卫星跟踪和数据传输系统中的多波束形成算法;自适应模型和相位调整，分析如何控制波束和实现波束形成。
关键词:TDRSS;多波束形成相控阵雷达具有多功能模式,多目标跟踪和多功能模式。
这些发展优势和战术特点与多波束能力可行性有关。
相控阵天线可以发送和接收多个波束，波束的大小如何,的方向可以迅速变化,并且波束形状可以根据不同的操作方式灵活变化,这是一个重要相控阵天线优点。
一、相控阵雷达与多波束形成根据相控阵雷达它不仅可以发送接收波束,还可以以各种形式变化,这改变了它的工作方式。
基本上,相位阵列雷达的性能在很大程度上取决于其能力和多波束成形方法。
目前有多种方法可用于相控阵天线的多个波束，根据雷达和现有技术设施的要求,可以选择多波束产生方法,随着数字技术和集成电路技术的发展,数字多波束形成技术已应用于相控阵雷达。
该技术提供了一种使用电子转换和数字波束的形成,接收和传输电子射线的方法,从而为雷达系统的进一步发展提供了技术基础。
二、多波束形成算法在多址卫星数据传输系统中,服务对象通常分布在低地球轨道上。
如果用户的恒星轨道位于地面以下3000公里处,则中继星波束可以覆盖地球周围26°用户星宽度。
当用户星以10公里/秒的最高速度移动时,通过3.5°宽合成波形所需的最短时间为205秒。
因此,波束角速度似乎是最低的,新的是合成波束3.5°宽度水平为05%,为10.5秒步进间隔。
一旦计算机将相位矩阵的用户星为10.5 s创建相位加权系数,具体取决于位置。
根据目标的启动和跟踪过程,多波束有三种操作模式:主波束、扫描及自跟踪方式。
如优先验目标的当前位置的信息,目标在空中的轨道方程计算,可以作为一个主波束控制。
计算机可以根据其高度和方向实时计算出加权系数矢量,并将其发送到多波束处理器完成波束加权。
用户星相对中继星来说缓慢移动角度,随着移动用户星,权系数矢量计算机计算,并实时跟踪每个点的主波束。
频分多波束技术在相控阵天气雷达中的应用
阵 多 波 束 的 旁 瓣 抑 制 。 如 图 6 所 示 ，进 行 数 字 滤 波
之后，能够实现 20 dB 以上的旁瓣抑制。
时序一致，并且重复出现，如图 2 所示，因此只需要
分析单极化脉冲体制。首先雷达发射脉冲波形，然
后通过雷达接收机进行回波信号的采样，发射和接
收交替进行。当采用相控阵多波束技术时，由于发
阵 面 由 64 个 通 道 组 成 ，每 个 通 道 采 用 20 W 发 射 功
率，总发射功率为 1.2 kW。采用全数字 T/R 组件、数
和低副瓣要求 [12]，还要求系统的两个相邻波束在其
字波束形成、数字脉冲压缩等先进技术，能够获取比
相交点处的相对增益较高。
参数如表 1 所示。
相控阵天气雷达主要的扫描方式有多种 [13-15]，如
weather radar
WANG Gang，WEI Yanqiang，WANG Zhirui，JIA Xiaoxing
（Beijing Institute of Radio Measurement，Beijing 100854，China）
Abstract: Based on the digital beamforming technology，the phased array weather radar will synthesize
接收脉冲之间存在时域混叠的情况，但是接收脉冲
的中心频率相差几兆赫兹，它们在频域上可以通过
滤波进行处理，如图 4 所示。
图 6 接收滤波后的脉冲频谱分布
图3
脉冲簇时序模型
4 结束语
文中介绍了频分多波束技术在相控阵天气雷达
中的应用，主要结论如下：
1）相 控 阵 天 气 雷 达 采 用“ 宽 发 窄 收 ”波 形 体 制
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班级1302019学号02129031本科课程设计报告题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析学院电子工程学院专业电子信息工程学生姓名班子涵导师姓名曾操西安电子科技大学电子工程学院课程设计（报告）任务书学生姓名班子涵指导教师曾操职称副教授学生学号02129031专业电子信息工程题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析相关专业课程《雷达原理》、《雷达系统》、《随机信号分析》任务与要求对阵列雷达接收的数据，采用加窗/未加窗数字波束形成实现接收多波束形成；采用LCMV实现发射多波束形成。
技术指标：阵元个数：大于8个；未加窗副瓣电平：优于-13dB；加窗副瓣电平：优于-25dB。
所需软件：MATLAB参考书目：《雷达原理》、《雷达系统》开始日期2016年12月26日完成日期2017年1月9日课程设计所在单位电子工程学院2017年1月9日阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析摘要：数字波束形成(DBF)技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术，由在基带上保留了天线阵列单元信号的全部信息，因而DBF可以采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括t快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、进行非线性处理改善角分辨率等等。
本课程设计对阵列雷达接收的数据，采用未加窗数字波束形成实现接收多波束形成。
介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及未加窗数字波束形成。
最后采用未加窗数字波束形成对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。
本次课程设计也对阵列雷达接收的数据，采用LCMV实现发射多波束形成。
介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及LCMV算法。
最后采用lcmv算法对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。
[1][2]关键词：阵列雷达，阵列信号处理，LCMV算法,数字波束形成Abstract:Digital beamforming(DBF)technology is a kind of method to realize the digital beamforming technology,by retains all the information on the baseband unit antenna array signal,so the DBF can be processed on the antenna array signal using advanced digital signal processing technology,can significantly improve the performance of the array antenna,these properties include zero t fast adaptive beamforming,ultra-low sidelobe,adaptive space-time processing,improve the angular resolution of nonlinear processing and so on.The array radar received data by windowed digital beamforming to achieve multi beam receiver.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and non windowed digital beamforming.Finally using windowed digital beamforming of array radar receiving data the treatment and outcome.At the same time to receive array radar data,using LCMV to achieve the emission of multi beam forming.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and LCMV algorithm.Finally,LCMV algorithm is used to process theradar array receiving data,and obtained the results of.[1][2]Keywords:array radar,array signal processing,LCMV algorithm,digital beamforming1.引言雷达作为军中“千里眼”，是未来战争中指挥员得以运筹帷幄、决胜千里的最基本的信息获取手段。
但是，雷达装备也面临着目标环境和电磁环境日益严峻的挑战，必须具备高精度、多功能、多目标、抗干扰、自适应和目标识别等能力。
数字技术的应用能很好提高雷达的上述能力。
将数字技术与天线技术完美结合，在发射和接收模式下以数字波束形成(DigitalBeamForming，DBF)取代传统模拟波束形成，便产生了一种全新概念的数字阵列雷达(DigitalArrayRadar，DAR)。
它在未来战争中的巨大应用潜能引起了人们的格外关注。
数字波束形成(DBF)是随着数字信号处理方法的发展而建立起来的一门新技术，这种技术不仅能充分保留阵列天线上收集的信息，而且能利用复杂的数字信号处理方法对信息进行处理，因此它具有一般雷达不具有的超低分辨率和低副瓣的性能，波束扫描，自适应波束控制等。
由于采用了先进的数字信号处理方法和自适应技术，DBF雷达不仅性能优越，而且非常灵活，被认为是下一代雷达系统中广泛使用的一项新技术。
相对于一般模拟波束形成技术，数字波束形成技术具有非常多的优点，比如超低分辨率，超低副瓣，抗电子干扰，扫描迅速，多目标处理，高性能并行数字处理等。
[3][4]2.基础原理2.1数字阵列雷达的原理数字阵列雷达是一种接收和发射全部采用数字波束形成技术的全数字相控阵雷达。
其核心技术是利用直接数字频率合成（DDS）技术将信号产生、频率源、幅相控制融于一体，构成全数字T/R组件。
所有组件间的同步则靠传递于每个组件上的公用时钟（频率）信号来实现。
其组成部分主要有四个:1，数字T/R组件。
2，数字波束形成。
3，大容量高速数据传输技术。
4，高性能,软件化的信号处理机。
发射时,由实时信号处理机产生每个天线单元的幅相控制字,对各T/R组件的信号产生器进行控制,产生一定频率、相位、幅度的射频信号;再输出至对应的天线单元,最后由各阵元的辐射信号在空间合成所需的发射方向图。
接收时,每个T/R组件接收天线各单元的微波信号,经过下变频形成中频信号,再经中频采样处理后输出回波信号;多路数字化T/R组件输出的大量回波数据,通过高速数据传输系统传送至实时信号处理机,实时信号处理机完成自适应波束形成和软件化信号处理。
与采用模拟器件来实现波束形成的传统相控阵雷达相比,数字阵列雷达具有很多优点:易于实现超低收发副瓣;波束扫描速度快(低于微秒量级),信号处理方式灵活,可以同时发射、接收多波束,自适应零点形成易于抗干扰,模块之间的幅相校正较为简单;可以利用直接频率合成技术,产生各种具有复杂编码波形的发射信号,被截获的概率低,不用移相器,雷达的整机功耗低、可靠性高。
2.2DBF 原理目前,对于窄带、宽带与超宽带尚无完全统一的定义,不过普遍认可的定义是:当相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%称为窄带(NB),在1%与25%之间为宽带(WB),大于25%则称为超宽带(UWB)。
也有少数观点认为相对带宽小于10%为窄带,在10%与100%之间的为宽带,大于等于100%为超宽带。
本文以下研究均是窄带信号。
首先，考虑N 个远场的窄带信号入射到空间某阵列上，其中阵列天线由M 个阵元组成，这里假设阵元数等于通道数，即个阵元接收到信号后经各自的传输信道送到处理器，也就是说处理器接收来自M 个通道的数据。
信号源是窄带信号时，假设参考阵元1接收到的远场来波信号可用如下的复包络形式表示X 1t=N i=1s j (t)S j (t)=u i (t)jωt (2.1)其中ω为来波的角频率，u i (t)为第i 个来波信号的幅度，则在等距线阵中，第m 个阵元接收信号为X t =N i=0s (t-mi τ)+n m (t)(2.2)其中mi τ为表示第i 个信号到达第m 个阵元时相对于参考阵元的时延，d m =d ∗（m −1）为线阵第m 阵元相对于参考阵元的距离，c 为电磁波传输速率，θi 为第i 个信号入射角度，n m (t)为第m 个阵元在t 时刻的噪声又由于是窄波信号当接收信号为窄带信号时,由于信号在时间上变化慢,所以有s i t −τ≈s j (t)×e -jωτ(2.3)将M 个阵元在特定时刻接收的信号排列成一个列矢量,得到X (t )=AS(t)+N(t)(2.4)式中，X(t)为阵列的M×1维快拍数据矢量，N(t)为阵列的M×1维噪声数据矢量，S(t)为空间信号的N×1维矢量，A为空间阵列的M×N维流型矩阵（导向矢量阵）。
波束形成（Beamforming）是指对空间传感器的采样加权求和以增强特定方向信号功率、抑制其它方向的干扰信号或提取波场特征参数等为目的空域滤波。
在阵列信号处理中,称其为常规波束形成(CBF),同时也称作空间匹配滤波器。
假设阵列接收信号只含期望信号和噪声,且期望信号和噪声互不相关,各阵元噪声为功率相同的高斯白噪声,空间相w再将所有阵元接收到信号相加则阵列接互独立,给第i个阵元接收到的信号加上权重i收的信号形式可写成y t=x i t×M i=0i w+N t(2.5)写成矩阵形式就为y t=W H XT=s tW H aθ+N t(2.6)其中W表示权矢量，θ表示期望信号方向,aθ为期望信号的导向矢量,s t为期望信号的复包络,N t为噪声向量。
波束形成算法的关键是寻找最佳权矢量，使得接收到的信号通过W加权后，期望信号加强，其它干扰信号则被抑制。