一种使用垂直接收阵的时反水声通信装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种使用垂直接收阵的时反水声通信装置，包括抗拉接收阵、收发合一换能器、水密电子舱、抗拉水密电缆；抗拉接收阵的一端通过抗拉水密接插件与收发合一换能器相连，另一端配有吊环螺钉；收发合一换能器一端与水密电子舱相连，另一端通过抗拉水密接插件与抗拉接收阵相连；抗拉水密电缆通过抗拉接插件与水密电子舱相连，并用于水密电子舱的供电和外部数据交换；抗拉接收阵内穿有抗拉纤维绳并通过收发合一换能器的空腔进入水密电子舱。本发明有益的效果：本发明的时反水声通信装置结构紧凑，无需其它辅助绳就能使整个通信装置在水中垂直，能为时反处理提供空时聚焦增益，实用性好。
【专利说明】一种使用垂直接收阵的时反水声通信装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及水声通信，更确切地说，是一种使用垂直接收阵的时反水声通信装置。【背景技术】
[0002]水声信道是时空频变的，其界面反射和声线弯曲导致多途扩展，由多途扩展引起的码间干扰是水声通信的主要障碍之一。为了获得高速率、低误码通信，必须抑制码间干扰。时反(time reversal)处理技术是一种能抑制码间干扰的简化处理技术,它的实质是利用水声物理时反空时聚焦特性来部分地均衡信道，是一种稳健的均衡技术。
[0003]时反通信在原理上可以分为主动时反和被动时反两类，前者的发射端在发送信息信号之前需要与接收端进行一次握手以获得信道知识，通信延迟比较大，而且需要一条收发合一阵，系统复杂度高。后者的发射端依次发送探针信号和信息信号，接收端将接收到的探针信号时间反转后与后续的信息信号卷积实现空时聚焦，由于被动时反通信信号只需单向传输，且无需采用收发合一阵，系统复杂度低，更有实用价值。
[0004]为了提高时反通信的性能，需要使用多个弱相关或不相关的接收阵元。在水声信道中，垂直相关半径远小于水平相关半径，通常垂直相关半径是信号波长的3-4倍，而水平相关半径有时会超过信号波长的数十倍，因此，在实际应用时，通常希望使用一条垂直短阵。
[0005]目前已不乏有水声时反通信的文献和专利，这些文献和专利涵盖了时反通信的理论、方法和原理实验，但是却无相关通信装置设计的报道。
[0006]虽然使用一条垂直接收阵能明显提高时反水声通信的性能，但是在海上作业时如何方便地安装使用一条垂直接收阵，以及如何与现有的配置单一换能器的水声通信MODEM相结合，是工程上需要解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种使用垂直接收阵的时反
水声通信装置。
[0008]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括抗拉接收阵、收发合一换能器、水密电子舱、抗拉水密电缆；所述的抗拉接收阵的一端通过抗拉水密接插件与收发合一换能器相连，另一端配有吊环螺钉；所述的收发合一换能器一端与水密电子舱相连，另一端通过抗拉水密接插件与抗拉接收阵相连；所述的抗拉水密电缆通过抗拉接插件与水密电子舱相连，并用于水密电子舱的供电和外部数据交换；抗拉接收阵内穿有抗拉纤维绳并通过收发合一换能器的空腔进入水密电子舱；所述的抗拉接收阵内设有若干个阵元，该阵元间距d为信号中心频率相应波长的3-4倍。
[0009]作为优选，所述的收发合一换能器，采用圆环换能器，圆环的两个端面水密；收发合一换能器的等效声中心到抗拉接收阵的第I个阵元8的距离大于或等于阵元间距d，收发合一换能器与抗拉接收阵一起构成N+1元接收阵。[0010]作为优选，所述的水密电子舱，其内的前放电路板上有N+1路可插拔放大滤波电路，其中I路与收发合一换能器相连，N路与设有若干个阵元8的抗拉接收阵相连。
[0011]本发明的有益效果为:1、该装置结构紧凑、能方便地在各种典型应用场合下使用；例如，当该装置在水面船上使用时，可通过抗拉接收阵下挂重物，当该装置在海底设备上使用时，可通过抗拉接收阵上拉浮球，就可使整个通信装置在水中垂直，而不需要其它辅助绳；2、采用模块化设计，当不需要抗拉接收阵时，也可以灵活地将抗拉接收阵及其相应的N路放大滤波电路拆除，用作单通道时反通信机。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是时反水声通信装置组成示意图。
[0013]图2是收发合一换能器与抗拉接收阵相连的结构示意图。
[0014]图3是抗拉接收阵与水密电缆从电子舱的同一端引出的方法I示意图。
[0015]图4是抗拉接收阵与水密电缆从电子舱的同一端引出的方法2示意图。
[0016]附图中的标号分别为:1、抗拉接收阵；2、收发合一换能器；3、水密电子舱；4、抗拉水密电缆；5、抗拉水密接插件；6、抗拉接插件；7、电缆；8、阵元；11、吊环螺钉；21、空腔。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:
[0018]图1是时反水声通信装置组成示意图，它由一条抗拉接收阵1、一个收发合一换能器2、水密电子舱3、抗拉水密电缆4组成。其中:
[0019](I)抗拉接收阵I
[0020]抗拉接收阵I为充油式水听器阵，一端通过抗拉水密接插件5与收发合一换能器
2相连，阵内穿有凯夫拉纤维绳，另一端配有吊环螺钉11，可挂下挂重物或上拉浮球。
[0021]本实施例中，通信信号的中心频率为8.0kHz，波长为0.1875米，为了降低各阵元接收信号之间的相关性，阵元间距d取波长的4倍，即0.75米。
[0022]仿真与试验已经证明，只需要4-6个阵元就能满足时反通信空时聚焦的要求，本实施例中，阵元数N取4。
[0023](2)收发合一换能器2
[0024]如图2所示，收发合一换能器2采用圆环换能器，圆环的两个端面均水密，一端与水密电子舱3相连，另一端通过抗拉水密接插件5与抗拉接收阵I相连，抗拉接收阵I的电缆线穿过收发合一换能器2的空腔21进入水密电子舱3，收发合一换能器2的等效声中心(几何中心)到抗拉接收阵I的第I个阵元8的距离为0.75米，这样就与抗拉接收阵I 一起构成I条长3米的等间距5元短阵。
[0025]( 3 )抗拉水密电缆4
[0026]抗拉水密电缆4通过抗拉接插件6与水密电子舱3相连，抗拉水密电缆4内含有凯夫拉纤维绳、供电线和数据线，用于水密电子舱3的供电和外部数据交换。
[0027](4)水密电子舱3
[0028]水密电子舱3内包括了水声通信机的前放电路板、功放电路板、信号处理板等电路。前放电路板上有N+1路可插拔放大滤波电路，其中I路与收发合一换能器2相连，N路与设有若干个阵元8的抗拉接收阵I相连，使用时如果不需要抗拉接收阵1，可以将相应的N路放大滤波电路拔除。
[0029]本发明中抗拉水密电缆4与抗拉接收阵I是从水密电子舱3和收发合一换能器2的上下两端分别引出，图3、图4是抗拉接收阵I与抗拉水密电缆4从水密电子舱3的同一端引出的两种方法，图3中抗拉接收阵I与抗拉水密电缆4在同一侧，这样抗拉接收阵I难免会与抗拉水密电缆4发生摩擦，导致接收噪声急剧增大；图4中为了避免抗拉接收阵I与抗拉水密电缆4发生摩擦，抗拉接收阵I通过延长电缆7绕到抗拉水密电缆4的对侧，但是这样的抗拉接收阵I是无法承受拉力的，要想使抗拉接收阵I垂直，还需要其它辅助承重绳。因此，本发明与图3、图4方法相比具有明显的优势。
[0030]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种使用垂直接收阵的时反水声通信装置，其特征在于:包括抗拉接收阵(I)、收发合一换能器(2)、水密电子舱(3)和抗拉水密电缆(4);所述的抗拉接收阵(I)的一端通过抗拉水密接插件(5)与收发合一换能器(2)相连，另一端配有吊环螺钉(11);所述的收发合一换能器(2) —端与水密电子舱(3)相连，另一端通过抗拉水密接插件(5)与抗拉接收阵(I)相连；所述的抗拉水密电缆(4)通过抗拉接插件(6)与水密电子舱(3)相连，并用于水密电子舱(3)的供电和外部数据交换；抗拉接收阵(I)内穿有抗拉纤维绳并通过收发合一换能器(2)的空腔(21)进入水密电子舱(3);所述的抗拉接收阵(I)内设有若干个阵元(8)，该阵元(8)间距d为信号中心频率相应波长的3-4倍。
2.根据权利要求1所述的使用垂直接收阵的时反水声通信装置，其特征在于:所述的收发合一换能器(2)，采用圆环换能器，圆环的两个端面水密；收发合一换能器(2)的等效声中心到抗拉接收阵(I)的第I个阵元(8)的距离大于或等于阵元间距d，收发合一换能器(2)与抗拉接收阵(I) 一起构成N+1元接收阵。
3.根据权利要求1所述的使用垂直接收阵的时反水声通信装置，其特征在于:所述的水密电子舱(3)，其内的前放电路板上有N+1路可插拔放大滤波电路，其中I路与收发合一换能器(2)相连，N路与设有若干个阵元(8)的抗拉接收阵(I)相连。
【文档编号】H04B13/02GK103746749SQ201310724469
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】张宏滔, 王忠康, 岳志杰, 谢哲, 孟洪, 李建成, 高少波, 汪雪莲 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所