📄 21ic 基于dds技术的声纳信号模拟器.htm
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<TD align=middle height=31><FONT size=4><B>基于DDS技术的声纳信号模拟器
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<TD align=middle height=15>文章作者：高 鹏 桑恩方<BR>文章类型：设计应用
文章加入时间：2004年3月4日23:31</TD></TR>
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<TD align=right><FONT color=#cc0000>文章出处：电子技术应用</FONT> </TD></TR>
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<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>摘要：</B></SPAN>提出一种基于DDS技术的数字化通用声纳信号模拟器的实现方案。通过控制DDS器件输出信号的幅度和相位来模拟成像声纳基阵的输出，可以对任意距离和方位上目标回波进行精确的模拟，并可以模拟运动目标的回波信号。讨论了多通道信号模拟器在设计和实现中的具体的问题。</P>
<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>关键词：</B></SPAN>声纳 波束形式 DDS CPLD</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">近年来随着海洋开发和海军技术的发燕尾服，声纳设备的研究越来越受重视。但是由于水声设备试验通常需要适宜的水声环境，例如消声水池、湖泊或海洋等，因而试验的复杂性和成本都较高。为了能在普通实验室环境中模拟目标回波信号，需要针对各种声纳设备的要求设计专用的声纳信号模拟器。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>1 声纳信号模拟器的基本原理</B></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">1.1 波束形成原理简介</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">本文旨在研制适用于某种高分辨率成像声信号模拟器。该成像声纳接收声基阵采用48元等间隔线阵，工作频率800kHz，作用距离0.5～25米，角度分辨率为0.35°。成像声纳对接收基阵信号进行波束形成，从而实现声图像的获取。声纳波束形成的基本原理如图1所示。<BR><IMG
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width=549 vspace=10 border=0><BR> <SPAN
class=main1>图1是远场时等间隔线阵接收回波信号的示意图。入射声波与基阵法线方向成θ角平行入射，基元从左至右顺序编号为1、2、…i、t+1、…N，基元间距为d。如果选取1号基元为时间参考点，其接收到的信号为Acos2πft，那么相邻两个基元间存在声程差Δ=dsinθ，因此第i个基元接收到的信号为：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">si(t)=Acos{2πf[t+(i-1)dsinθ/c]} （1）</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">其中c为声速。由于成像声纳是窄带主动声纳，所以I基元与1号基元接收信号间的相位差是φi=2π(i-1)d/λsinθ，其中λ为波长。因此要想使线阵定向在θ0方向上，只需将第i个基元的信号延时τi(θ0)=2π(i-1)d/λsinθ0即可。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">以上是线阵波束形成的基本原理，但这只是远场情况下的近似。对于近场条件，这样的近似产生的误差会很大。对于本文中的高频成像声纳，由于全部工作范围均属近场条件，所以波束形成时必须采用聚焦方法。其基本原理同上，只是对每个基元信号进行的延迟（或移相）不成线性关系，本文对此不做详述。</P>
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