寬帶參量陣波束合成系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、寬帶參量陣波束合成系統(tǒng)是參量陣技術、相控陣技術結合的產物。聲學參量陣作為近年來聲學領域的研究熱點，是該領域一項重要的技術，作者所在團隊所研制的聲頻定向系統(tǒng)是第一種可產生高指向性可聽聲的新概念聲源；而相控陣技術已有二十年發(fā)展歷史，應用領域廣泛，能有效提高系統(tǒng)的工作效率，減少能量損失。
　　本文研究了基于聲參量陣的低頻聲波定向原理，通過對聲波定向系統(tǒng)應用的擴展使得系統(tǒng)在空氣中，不僅能產生高指向性聲束，同時能夠通過電子偏轉的方式實現(xiàn)指向

2、方位控制。根據(jù)參量聲學發(fā)射陣的基本原理，闡明了波束合成系統(tǒng)輸入信號的基本原理，并對Westervelt方程、Berktay遠場解以及KZK方程進行了簡要的說明。通過對換能器指向性的研究發(fā)現(xiàn)對換能器進行適當?shù)呐帕薪M合所組成的換能器陣列可產生三維高指向性聲束。通過相控陣波束形成理論闡明了相控陣技術在波束控制中的重要作用。本文設計了以線列陣為單位的圓柱型換能器陣列，該陣列以切割后的壓電換能器Tonpilz為基本單元拼接而成。根據(jù)換能器陣列形式

3、，通過對自解調理論模型的研究，提出了適合于本系統(tǒng)的相位控制算法。通過對系統(tǒng)性能的分析，本文提出通過兩種延時控制方式相結合提高系統(tǒng)延時精度的方法。同時設計并制作了基于FPGA的波束合成系統(tǒng)信號處理平臺，通過對輸入信號的研究，提出了合理的接口方案及波形存儲方案。同時在平臺上實現(xiàn)了聲束偏轉算法，以及各個通道的發(fā)射時間控制。采用ISE中功能仿真、時序仿真以及在線邏輯仿真相結合的手段驗證了系統(tǒng)各個模塊的功能。
　　應用以上理論和研究成果，成