參量陣定向聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前聲通信領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)是多途信道引起的頻率選擇性衰落和碼間干擾問(wèn)題，如何提高聲通信系統(tǒng)的抗多途干擾能力和加強(qiáng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)保密通信性能是當(dāng)前的熱門(mén)研究課題。本文以聲學(xué)參量陣?yán)碚摓榛A(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、非線性聲學(xué)信號(hào)處理技術(shù)和聲波束合成技術(shù)，圍繞參量陣定向聲通信展開(kāi)研究，為其在聲通信領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考和實(shí)踐依據(jù)。
　　本文以參量陣聲源作為通信載波的生成方式，采用常規(guī)的通信載波信號(hào)數(shù)字調(diào)制方法，提出了一種寬帶參量陣定向數(shù)字聲通

2、信系統(tǒng)架構(gòu)。與傳統(tǒng)的聲通信系統(tǒng)相比，該聲通信系統(tǒng)可在小孔徑物理聲源條件下實(shí)現(xiàn)信息的定向傳輸和保密通信，大幅降低多途干擾影響。
　　基于“Berktay遠(yuǎn)場(chǎng)解”理論模型，本文推導(dǎo)和驗(yàn)證了參量陣差頻波作為通信載波以及參量陣聲源替代全向聲源的可行性。圍繞寬帶參量陣技術(shù)中的DSB和SSB兩種信號(hào)處理方法，探討了基于MFSK、MPSK和OFDM數(shù)字調(diào)制方式的通信載波信號(hào)和同步信號(hào)的生成機(jī)理。理論推導(dǎo)和仿真分析結(jié)果皆表明，參量陣聲源所生成差頻

3、波中的基波信號(hào)成分與傳統(tǒng)聲通信載波具有相同的信號(hào)形態(tài)，可作為定向通信系統(tǒng)的通信載波信號(hào)；差頻波中的二階倍頻諧波信號(hào)成分也具備通信載波信號(hào)應(yīng)有的特征，理論上可作為備選的通信載波信號(hào)。
　　基于“Westervelt方程”理論模型，本文對(duì)參量陣定向聲通信載波的波束合成方法開(kāi)展了探索性研究。通過(guò)研究物理聲源陣列和原波參數(shù)對(duì)通信載波特性的影響，提出了一種基于數(shù)字相控陣技術(shù)的波束電控偏轉(zhuǎn)方法，并完成了不同波束偏轉(zhuǎn)角度下的仿真分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

4、提出采用道爾?切比雪夫幅度加權(quán)的波束賦形方法實(shí)現(xiàn)對(duì)通信載波的波束形態(tài)控制。最后根據(jù)通信載波電控偏轉(zhuǎn)方式提出了一種實(shí)現(xiàn)信息多點(diǎn)定向傳輸?shù)亩嗖ㄊ铣煞椒?，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性。
　　根據(jù)理論研究和仿真分析，以FPGA信號(hào)處理平臺(tái)為核心，壓電陶瓷超聲波換能器陣列作為物理聲源，研制了以空氣介質(zhì)作為信道環(huán)境的參量陣定向聲通信驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)分別采用DSB和SSB參量陣信號(hào)處理方法，8FSK和8PSK兩種載波信號(hào)數(shù)字調(diào)制方法，成功實(shí)