一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及小波变换处理技术领域，特别是涉及一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器。
【背景技术】
[0002]小波分析技术把信号处理理论的发展推进到了一个新的时代，涉及相关方面的研究也很多，但都普遍存在一个共性问题:小波分析的算法比较复杂，而且是主要靠在计算机中完成的，因而编程工作量很大。也有一些研究人员尝试利用硬件来实现小波变换，如VLSI超大规模集成电路、DSP数字信号处理器和声表面波器件等。VLSI和DSP在小波变换方面起到了积极性的作用，也解决了许多实际问题，但由于目前技术还不够成熟，而且价格昂贵，加之需要大量外围器件及其有源性的特点，使其灵活性和普及性受到极大的限制。因而，一些科研人员正在努力寻找一种简便的、性价比高的新方法进行小波变换，以避免复杂的算法和繁琐的编程，并致力于将小波变换制作成器件。朱长纯、卢文科、魏培永等人首先提出了用声表面波器件实现小波变换的方法(属于模拟实现方法)，从而制作出了声表面波式小波变换处理器。
[0003]目前现有文献中的的声表面波式小波变换处理器的输入换能器绝大部分是叉指换能器，其指条包络按照Morlet 二进制小波函数包络(即叉指换能器的指条长度与Morlet二进制小波函数包络幅值成正比)，通常称为包络加权。在声孔径较小的情况下，这种加权方式存在严重的衍射问题。
[0004]声孔径R较大(即R >> A，A为声表面波的波长)时，声表面波基本在菲涅尔区传播，衍射问题基本可以忽略，其指条包络可以直接按照Morlet 二进制小波函数包络加权设计。声孔径R较小时(即R< A)，存在有严重的衍射问题，其指条包络设计时必须考虑衍射对器件频响的影响。
[0005]为了解决衍射问题，现有文献中声表面波式小波变换处理器的输入换能器大多采用指条面积加权或面积加权和包络幅值加权相结合的混合加权型的叉指换能器，但采用这两种方式的叉指换能器设计比较复杂。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，解决了传统声表面声表面波式小波变换处理器存在衍射的问题，以及输入换能器采用指条面积加权型或包络幅值加权和面积加权混合加权型的叉指换能器的器件体积过大的问题。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，包括压电基片，所述压电基片的一端设有输入换能器，另一端设有输出换能器；所述输入换能器将电信号转换为声表面波式小波变换信号，并输出至所述输出换能器，所述输出换能器用于输出电信号式小波变换信号，所述的输入换能器采用BILR匹配校正方法后的小波函数包络幅值加权，所述的输出换能器为指条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。
[0008]所述输入换能器的指条长度是利用BLIR匹配校正方法分别对初选的小波变换处理器的孔径、相位作多次迭代校正以补偿所述小波变换处理器的衍射效应后的指条长度。
[0009]所述BLIR匹配校正方法中的理想频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入声表面波器件的δ模型所得到的输出响应函数。
[0010]所述BLIR匹配校正方法中的衍射频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入衍射场的抛物线模型而得到的输出响应函数。
[0011]所述输入换能器的初选指条长度与Morlet小波函数的包络幅值成正比。
[0012]有益效果
[0013]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本发明设计的声表面波式小波变换处理器具有明显的抑制衍射的功能和设计简便，体积小的特性，适用于雷达、通讯、船舶、传感器等领域。
【附图说明】
[0014]图1是利用BILR匹配方法校正后的叉指换能器的指条包络示意图；
[0015]图2是利用BILR匹配方法对声表面波式小波变换处理器进行衍射补偿的流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0017]本发明的实施方式涉及一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，如图1所示，包括压电基片4，所述压电基片4的一端设有输入换能器2，另一端设有输出换能器3 ;所述输入换能器2将电信号5转换为声表面波式小波变换信号7，并输出声表面波式小波变换信号7至所述输出换能器3，所述输出换能器3用于输出电信号式的小波变换信号6，所述的输入换能器2采用BILR匹配校正方法后的小波函数包络幅值加权，所述的输出换能器3为指条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。
[0018]本实施方式中的声表面波式小波变换处理器的输出频响可以分为不考虑衍射问题的理想频响和考虑衍射问题的衍射频响。其中，所述BLIR匹配校正方法中的理想频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入声表面波器件的S模型所得到的输出响应函数。所述BLIR匹配校正方法中的衍射频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入衍射场的抛物线模型而得到的输出响应函数。
[0019]将采用传统方法(与Morlet小波函数的包络幅值成正比)设计的指条包络幅值加权设计的声表面波式小波变换处理器的输入换能器的指条长度、指条位置和相位作为初始孔径Y，并按以下步骤对孔径进行修正:
[0020](I)由初始孔径Y计算待设计器件的理想频响Hi，然后对Hi反傅里叶变换得到hi (t)，采样得到Yi。显然Y和Yi略有不同;
[0021](2)令 Y = Yi;
[0022](3)由孔径Y计算衍射频响Hd ；
[0023](4)对Hd反傅里叶变换得到hd⑴，进而采样得到Yd ;
[0024](5)修正各孔径的大小。
[0025]Y n= y n+a (yin-ydn)，η = 1，2，…，N
[0026]其中，a为补偿因子，一般取0.5。
[0027](6)令Y = Yd,重新计算衍射频响Hd，其频谱特性应有所改善，如果仍然不能满足要求，则返回步骤(4)。
[0028]利用该法设计具有衍射补偿功能的声表面波式小波变换处理器的输入换能器的步骤如图2所示，由此可见，所述输入换能器的指条长度是利用BLIR匹配校正方法分别对初选的小波变换处理器的孔径、相位作多次迭代校正以补偿所述小波变换处理器的衍射效应后的指条长度。
[0029]本实施方式中输出换能器为指条相等重叠、均匀重叠的叉指换能器。
[0030]采用上述方式即可能够制作出考虑衍射效应后的指条包络加权型声表面波式小波变换处理器。
[0031]把多个上述的具有衍射抑制功能的声表面波式单尺度小波变换处理器并联连接就能够得到多尺度的具有衍射抑制功能的声表面波式小波变换处理器。
【主权项】
1.一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，包括压电基片，其特征在于，所述压电基片的一端设有输入换能器，另一端设有输出换能器；所述输入换能器将电信号转换为声表面波式小波变换信号，并输出至所述输出换能器，所述输出换能器用于输出电信号式小波变换信号，所述的输入换能器采用BILR匹配校正方法后的小波函数包络幅值加权，所述的输出换能器为指条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。2.根据权利要求1所述的具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，其特征在于，所述输入换能器的指条长度是利用BLIR匹配校正方法分别对初选的小波变换处理器的孔径、相位作多次迭代校正以补偿所述小波变换处理器的衍射效应后的指条长度。3.根据权利要求1所述的具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，其特征在于，所述BLIR匹配校正方法中的理想频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入声表面波器件的S模型所得到的输出响应函数。4.根据权利要求1所述的具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，其特征在于，所述BLIR匹配校正方法中的衍射频响是指将初选的小波变换处理器的孔径、孔径位置和相位代入衍射场的抛物线模型而得到的输出响应函数。5.根据权利要求2-4中任一所述的具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，其特征在于，所述输入换能器的初选指条长度与Morlet小波函数的包络幅值成正比。
【专利摘要】本发明涉及一种具有衍射抑制功能包络幅值加权型小波变换处理器，包括压电基片，所述压电基片的一端设有输入换能器，另一端设有输出换能器；所述输入换能器将电信号转换为声表面波式小波变换信号，并输出至所述输出换能器，所述输出换能器用于输出电信号式小波变换信号，所述的输入换能器采用BILR匹配校正方法后的小波函数包络幅值加权，所述的输出换能器为指条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。本发明解决了传统声表面声表面波式小波变换处理器存在衍射的问题，以及输入换能器采用指条面积加权型或包络幅值加权和面积加权混合加权型的叉指换能器的器件体积过大的问题。
【IPC分类】G06G7/195
【公开号】CN105117668
【申请号】CN201510451820
【发明人】卢文科, 刘守兵, 朱长纯
【申请人】东华大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月28日