基于参量阵的声呐发射机信号处理算法研究与实现

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1、朵ｉ糾故＊達Ｔ巨ＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＵＮＩＣＳＣＩＥＨＣＥＡＮ凸ＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣ下ＨＯＮ！硕壬学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ感觀ｖ－＾ＫｌＨｂ／ＴＭ＼．■＾ｖｖ．：ＢＢｙ：■ａＶ－ｐ；／ｒ．．＇邮，邮，辦０站论文题目基于参量阵的声响发射机信号处理；■法研究与实现］算－■—．，Ｉ学科专业系统工程２０１３２１１９０１１６学号化者煙名養羞墨

2、指昔教师李輝教輕１，－‘＊．－，．．‘．导－■：．ｒ？‘？Ｖ．？，？独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，也不包含为，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。豕經作者签名：日期：年若月＞０

3、论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的挪定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查。阅和借阅本人授权电子科技大学可政将学位论文的全，部或部分内容编入有关数据库进行检索可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密）的学位论文在解密后应遵守此规定作者签名：４化导师签名：＿＿曰期年＞曰‘月＾分类号密级注1UDC学位论文基于参量阵的声呐发射机信号处理算法研究与实现（题名和副题名）袁寿星（作者姓名

4、）指导教师李辉教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业系统工程提交论文日期2016.03.01论文答辩日期2016.05.23学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHANDDEVELOPMENTONSIGNALPROCESSINGALGORITHMOFSONARTRANSMITTERBASEDONPARAMETRICACOUSTICARRAYAMasterThesisSubmittedtoUnive

5、rsityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SystemsEngineeringAuthor:YuanShouxingAdvisor:Prof.LiHuiSchool:SchoolofAeronautics&Astronautics摘要摘要声呐设备的用途十分广泛，其在军事和民事上的应用诱发了并大力推动了声呐技术的研究与发展。声呐技术的一个研究热点便是增加它的作用距离，但目前，各方面的原因都在一定程度上限制了其作用距离的增加。利用介质中的非线性作用，参量阵

6、技术可以生成二次声波，这个声波的频率比较低，适合于远距离传播，该二次声波还具有很强的指向性。而且，由于原波的频率较高，所以发射阵的尺寸并不需要太大。参量阵的这些优点恰好可以应用在主动声呐之中，增大声呐的作用距离，并且其高指向性也能被很好地应用于声呐中，增加声呐的方位分辨力。本文研究声呐发射波形与参量阵调制技术的结合，分析DSB调制算法和SSB调制算法对CW信号和LFM信号的作用机制，利用Berktay远场解，分析CW信号和LFM信号在各个调制算法作用下所生成的二次声波的形式。通过对二次声波频域特性和时域特性的

7、研究，得到几种可行的发射波形和参量阵调制技术的组合。结果表明，DSB法和全载波SSB法能很好地应用于参量阵声呐中，抑制载波SSB法不适用于参量阵声呐。全载波调制算法将产生频率为输入信号两倍的谐波，调制系数的降低有利于减少谐波失真，但同时也会降低有效信号的幅度。抑制载波DSB法产生二次声波的频率比较单一，其频率为输入信号的两倍，可以用做主动声呐的探测信号。通过对发射波束指向性控制的研究，提出了一种发射基阵阵列设计方法，设计了参量阵声呐的发射阵列，该平面阵采用5*15的矩形组阵形式，其水平方向上有5列，指向性开角

8、为3.8度，垂直方向上有15行，指向性开角为13.1度。研究了参量阵声呐的相控偏转方法，利用时延波束合成技术，实现了本系统发射信号的相控发射。开发了一个基于FPGA的硬件处理平台，在该平台上完成了参量阵声呐的信号处理算法，包括：发射波形设计、调制算法、时延波束合成技术。在消声水池环境中，搭建了实验平台，通过对接收信号的波形和极大值方位的分析，验证了参量阵声呐的可行性，验证了本系统算法的正确性。关键词