【摘要】：多波束發(fā)射機是多波束測深系統(tǒng)的重要組成部分，同樣也是耗電量最大的系統(tǒng)單元。根據(jù)設(shè)計要求，發(fā)射機應(yīng)形成多個指向性發(fā)射波束，來實現(xiàn)寬扇面覆蓋，而且對于高分辨率的聲納發(fā)射系統(tǒng)，其工作頻率一般較高，還要輸出較大的功率，這些都是需要解決的關(guān)鍵問題。本文的主要任務(wù)是設(shè)計多通道多波束發(fā)射機，包括相控信號產(chǎn)生與控制電路和功率放大電路的設(shè)計。 本文根據(jù)多波束形成原理，設(shè)計了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的相控信號產(chǎn)生與控制電路，系統(tǒng)采用數(shù)字相控延時發(fā)射技術(shù)，獲得較高的分辨率，并利用硬件描述語言編寫相應(yīng)的程序，使FPGA受控輸出含正弦信號包絡(luò)的CW脈沖，為發(fā)射12路發(fā)射電路提供了±33°范圍內(nèi)掃描的發(fā)射波束。 為了實現(xiàn)在高頻率范圍內(nèi)的較大功率發(fā)射，論文重點研究了如何提高放大電路的截止頻率，設(shè)計了采用晶體三極管的基于乙類推挽式放大的功率放大器，并且精心選擇了電路中的元件，合理地設(shè)置了電路中的參數(shù)。為了功率放大器能夠穩(wěn)定正常地工作，同樣為放大電路設(shè)計各種保護電路，并較好地解決了最重要的散熱問題。 經(jīng)過實驗室調(diào)試，所設(shè)計的相控信號產(chǎn)生電路和功率放大電路，基本達到了設(shè)計指標(biāo)，驗證了設(shè)計的正確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P715.5;TB566
【圖文】：

波束發(fā)射相控技術(shù)形成技術(shù)是陣列信號處理最典型的技術(shù)之一[9][10]，它一般與聲信號發(fā)射[11]，或者電磁信號發(fā)射/接收天線陣列[12]共同協(xié)作，在聲納或雷達等到定向定位、測深成像或者數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶康摹０l(fā)射相控信號波束形成發(fā)射信號波束形成是讓換能器陣列發(fā)射一個或多個指定方向的波束。波束的方向來設(shè)計各個陣元的發(fā)射信號，使各個陣元信號之間具有一過程如圖 1.1 所示。

圖 2.1 基陣各陣元的波束發(fā)射為 f 時，均勻線陣的靜態(tài)指向性 ( )LD 為[16]12sin(sin/)sin(12sin/)() ddDL c/f，c 為水中聲波傳播的速度，一般取 c=1500m/s，)120.442arcsin(3ddB 指主瓣兩側(cè)聲壓的振幅下降到主瓣極大值的 0.707 倍之間的夾角。其實就是指向角 . 0d 時的陣列方向圖，當(dāng)工作頻率到方向角為d 的指向為12sin[(sinsin/]sin[12(sinsin)/](,) ddLdddD

7換能器基陣的指向性中不但有主瓣，兩側(cè)還有一系列旁瓣，如圖2.2的波束指向性圖所示。旁瓣產(chǎn)生于特定的聲源相長干涉點，是多波束工作中的不利因素，它指向于不希望的方向使主瓣的能量減少，過大的旁瓣不僅會引起空間增益下降還會影響到對海底地形的錯誤檢測，設(shè)計的目的是讓主瓣最大化而旁瓣最小化，因此需要采取適當(dāng)?shù)拇胧┮种婆园�。主要的方法有振幅束控和相位束控，能使旁瓣獲得不同程度的抑制。振幅束控是指旁瓣的能級可以通過給聲源陣中不同基元加以不同的電壓值而減少，這樣同時會增加主波瓣的寬度；對不同基元接收到的信號進行適當(dāng)?shù)南辔换驎r間延遲叫相位束控。用此技術(shù)可將主波瓣導(dǎo)向特定的方向。這時，每個基元的信號是分別輸出的。為了抑制旁瓣，發(fā)射可以采用“余弦平方”等加權(quán)束控原理，并且按照加權(quán)分配給各級發(fā)射功率，可以使旁瓣抑制高達25dB。圖 2.2 均勻線陣的波束指向圖2.1.3 發(fā)射波束形成原理論文設(shè)計的多波束發(fā)射機發(fā)射波束是采用旋轉(zhuǎn)定向的發(fā)射方式

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2796077