一种五波束探鱼仪换能器相控装置制造方法
【专利摘要】本发明提供的是一种五波束探鱼仪换能器相控装置。由信号产生系统、信号发射系统、收发转换开关、相控阵换能器组成，信号产生系统产生相控包络信号S1、S2，信号发生系统FPGA的时钟频率为f1，通过一个K分频器产生与信号S1频率相同的连续信号，通过一个脉冲生成器产生信号S1、频率为f2，且f2＝f1/K，将信号S1经过一个N移位寄存器即可产生信号S2，移位数N＝f1/4f2，S2＝S1*exp(1j*π/2)，信号发射系统对S1，S2进行功率放大、匹配滤波处理，产生的信号S3、S4，S3收发转换开关接到相控阵换能器的1、2、5、6路正极，S4通过收发转换开关接到相控阵换能器的3、4、7、8路正极，S3、S4共用一个地。本发明利用相同的换能器实现5波束发射，使这种换能器很好的应用在探鱼仪上，同时使五波束探鱼仪的换能器尺寸大大减小。
【专利说明】一种五波束探鱼仪换能器相控装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种五波束探鱼仪换能器相控装置。
【背景技术】
[0002]《哈尔滨工程大学学报》2002年第21卷第4期发表的“相控阵多普勒测速技术研究”中，介绍了 4波束相控方法。该相控方法仅可实现与相控换阵能器垂线成30°夹角的斜正交结构的4个波束的发射。而对于探鱼仪而言，换能器辐射面中心波束恰恰是非常重要的，利用中心波束信息可以得到换能器正下方的鱼群信息，所以传统的相控方案不适合应用在探鱼仪换能器上。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决以往换能器只能发射四波束的相控方法，而提供一种五波束探鱼仪换能器相控装置。
[0004]本发明的目 的是这样实现的:
[0005]五波束探鱼仪换能器相控装置由信号产生系统10、信号发射系统20、收发转换开关30和相控阵换能器40组成，相控阵换能器是一个呈圆形分布的平面阵，相控阵换能器内部基元进行物理连接后，分为横纵两维线阵，呈十字分布，每一维4组换能器阵，由信号产生系统10产生的相控包络信号分别为SpS2，一片FPGA作为信号产生系统10，FPGA时钟频率为，通过一个K分频器产生与信号S1频率相同的连续信号，将产生的所述连续信号通过一个脉冲生成器产生信号S1，信号S1频率为f2，且f2 = f/K，将产生的信号S1经过一个N移位寄存器产生信号S2,移位数N = ?,/4?2,则:S2 = Sjexp (I j* Ji /2)，
[0006]信号发射系统20对SpS2进行功率放大、匹配滤波处理,产生的信号分别为S3、S4,S3经收发转换开关30接到相控阵换能器40的1、2、5、6路正极，S4通过收发转换开关30接到相控阵换能器40的3、4、7、8路正极，S3、S4共用一个地。即可产生与相控阵换能器40辐射面中心波束、与相控阵换能器40垂线成α夹角的斜正交结构的4个波束，共5相控发射波束，α由阵元间距d、信号中心频率&、声速c决定，其中d，f0根据探鱼声纳系统指标选
取，c 取经验值 1500m/s，则、*11 a ±^~1 '
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[0007]本发明的优点:通过一种五波束探鱼仪换能器相控装置，对传统相控阵换能器进行相控，解决了这种换能器只发射4个波束的问题，利用相同的换能器实现5波束发射，使这种换能器很好的应用在探鱼仪上，同时使五波束探鱼仪的换能器尺寸大大减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是五波束探鱼仪相控阵布阵示意图；
[0009]图2是五波束探鱼仪波束图；
[0010]图3是五波束探鱼仪换能器相控原理框图[0011]图4是五波束探鱼仪换能器相控装置框图；
[0012]图5是五波束探鱼仪换能器系统信号发射系统框图；
[0013]图6是五波束探鱼仪换能器系统发射信号产生图
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施对本发明作进一步介绍:
[0015]图1是五波束探鱼仪相控阵布阵示意图，如图所示，各行黑色实心圆所代表的基元连接在一起，等效为纵向线阵基元。同理，各列黑色空心圆所代表的基元连接在一起，等效为横向线阵基元。通过这种连接，换能器等效为呈十字分布的线阵，对纵向线阵基元与横向线阵基元进行如图3所示的相移控制，最终实现相控阵五波束的发射。在图2中，5个波束中的4个波束与换能器辐射面发现方向的夹角为α，构成斜正交结构，第5个波束指向换能器辐射面正下方。
[0016]图4为五波束探鱼仪换能器相控装置框图，由信号产生系统10、信号发射系统20、收发转换开关30、相控阵换能器40组成；收发转换开关30同时与相控阵换能器40和信号发射系统20的末端相联；其中信号产生系统10产生相控信号，信号发射系统20对相控信号进行功率放大、阻抗匹配，相控阵换能器为收发合置换能器，所以需要收发转换开关30进行隔离。
[0017]图5是五波束探鱼仪换能器系统信号发射系统框图，信号发射系统20由功率放大单元21、阻抗匹配单元22组成。
[0018]通过对这8路换能器组发射的相位控制，实现换能器辐射面中心波束、与相控阵换能器辐射面垂线成α夹角的斜正交结构的4个波束，共5个波束的相控发射波束。
[0019]一种五波束探鱼仪换能器相控装置，相控阵换能器是一个呈圆形分布的平面阵，相控阵换能器内部基元进行物理连接后，分为横纵两维线阵，呈十字分布，每一维4组换能器阵。图6是五波束探鱼仪换能器系统发射信号产生图，由信号产生系统10产生相控信号，分别定义为SpS2，一片FPGA作为信号发生系统10，FPGA时钟频率为，通过一个K分频器产生与信号S1频率相同的连续信号，将产生的连续信号通过一个脉冲生成器产生信号S1,信号S1频率为f2，且f2 = A/K，将产生的信号S1经过一个N移位寄存器即可产生信号S2,移位数N = fV4f2，则:
[0020]S2 = Si*exp (I j* π/2)(I)
[0021]信号发射系统20对S1, S2进行功率放大、匹配滤波处理，产生的信号分别定义为S3、S4, S3收发转换开关30接到相控阵换能器40的1、2、5、6路正极，S4通过收发转换开关30接到相控阵换能器40的3、4、7、8路正极，S3、S4共用一个地。即可产生与相控阵换能器40辐射面中心波束、与相控阵换能器40垂线成α夹角的斜正交结构的4个波束，共5相控发射波束，α由阵元间距d、信号中心频率&、声速c决定，其中d，f0根据探鱼声纳系统指
标选取，c取经验值1500m/s，则sina = 。
[0022]通过上述相控方法，改变了传统相控阵换能器只能发射4个波束的问题，利用相同的换能器实现了 5波束发射，使这种换能器很好的应用在探鱼仪上。
【权利要求】
1.一种五波束探鱼仪换能器相控装置，由信号产生系统(10)、信号发射系统(20)、收发转换开关(30)和相控阵换能器(40)组成，其特征是:相控阵换能器(40)是一个呈圆形分布的平面阵，相控阵换能器内部基元进行物理连接后，分为横纵两维线阵，呈十字分布，每一维4组换能器阵，由信号产生系统(10)产生的相控包络信号分别为SpS2，以一片FPGA作为信号发生系统(10)，FPGA时钟频率为，通过一个K分频器产生与信号S1频率相同的连续信号，将产生的所述连续信号通过一个脉冲生成器产生信号S1，信号S1频率为f2，且f2=f/K,将产生的信号S1经过一个N移位寄存器产生信号S2,移位数N = ?,/4?2,则S2 =Sdexpaj*^!/^)，信号发射系统(20)对31、32进行功率放大、匹配滤波处理，产生的信号分别为S3、S4，S3由收发转换开关(30)接到相控阵换能器(40)的1、2、5、6路正极，S4通过收发转换开关(30)接到相控阵换能器(40)的3、4、7、8路正极，S3、S4共用一个地。
【文档编号】G01S15/96GK103969653SQ201410195865
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】魏玉阔, 周天, 李海森, 杜伟东, 陈宝伟, 朱建军, 徐超 申请人:哈尔滨工程大学