目前相控陣式多普勒計程儀的基陣體積比活塞式多普勒計程儀已經(jīng)縮減了很多,該技術只需通過一個收發(fā)共用的平面基陣實現(xiàn)信號的發(fā)射和接收,可以同時形成4個方向的波束,大大減小了基陣的尺寸,同時還消除了聲速變化對測速的影響。但在中深度和大深度多普勒計程儀設備中,換能器基陣的體積仍然限制了其適裝的載體種類。以多普勒計程儀小型化思想為核心,分析了密排相控陣多普勒計程儀波束形成技術,對多普勒計程儀進行集成化、小型化設計。針對密排相控陣波束形成技術,比較其發(fā)射指向性、聲源級、信噪比、系統(tǒng)復雜度與稀疏相控陣的差異。分析表明,在相同頻率、相同發(fā)射功率以及相同尺寸的條件下,密排相控陣的收發(fā)聯(lián)合響應較稀疏相控陣提高近6 dB。同時在相同測速作用距離的條件下,利用密排相控陣技術可以減少換能器陣元數(shù),從而減小換能器尺寸,達到小型化的目的。 

【文章來源】：聲學技術. 2020,39(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

稀疏相控陣陣元排列模型

稀疏相控陣形成前后或左右波束時，發(fā)射和接收都只有一半的陣元參與，本節(jié)所研究的密排相控陣形成前后或左右波束時，其所有發(fā)射和接收陣元都參與波束形成。圖2為密排相控陣陣元排列模型。密排相控陣的指向性與稀疏相控陣指向性推導過程類似，不同的是，密排相控陣每個陣元對垂直陣列形成的水平波束以及水平陣列形成的垂直波束都起到了作用。圖3為密排相控陣的連線方式。

相控陣多普勒計程儀發(fā)射信號的中心頻率為75 kHz，對于發(fā)射相控陣而言，需要同時產(chǎn)生兩個方向分別為+30°和-30°的波束。圖4、圖5分別是密排相控陣和稀疏相控陣的發(fā)射指向性圖，從圖像中可以看出，主瓣寬度基本一致，即定位精度一致，密排相控陣在±50°和±70°附近，旁瓣明顯降低。圖6、圖7分別為密排相控陣和稀疏相控陣的發(fā)射波束空間指向性圖，從圖中可以看出，密排相控陣旁瓣幅值明顯降低，可以抑制旁瓣干擾。圖5 稀疏相控陣發(fā)射波束指向性圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]相控陣ADCP編碼信號相移波束形成[J]. 李鵬飛,彭東立.  聲學技術. 2015(06)
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[3]相控陣多普勒測速技術研究[J]. 田坦,張殿倫,盧逢春,陳國忠,張詠霞.  哈爾濱工程大學學報. 2002(01)



本文編號：3119923