[发明专利]一种基于FPGA的水声换能器阵发射波束形成方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的水声换能器阵发射波束形成方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：产生一个正弦周期内Q个离散正弦函数数据：

S(n)＝sin(2πq/Q),q＝(0,1,.......,Q-1)

将这Q个数据转换成32位浮点数格式，并以HEX文本格式输出，存储在DDS模块的ROM核中；

步骤2：计算各阵元的幅度加权系数：

f(p)=1+2Σm=1n‾S(m)cos(mp)]]>

S(m)=jΠn=1n‾-1{1-m2σ2[A2+(n-12)2]}]]>

J=[(n‾-1)]2(n‾-1+m)!(n‾-1-m)!]]>

其中，N为阵元，n＝(0,1,......,N-1)，m为求和的参数为主瓣一侧的等副瓣数，R₀为可变化控制副瓣电平参数，σ为展宽因子，由A和计算：

σ=n‾/A2+(n‾-12)2]]>

将计算得出的N个Taylor加权系数在Matlab中转换成32位单精度浮点数形式，并以HEX文本格式输出，存储在FPGA的Taylor加权ROM核中；

步骤3：计算DDS模块的频率控制字K和相位控制字P：

K=fout·2NPfc]]>

其中，f_out为DDS输出信号频率，θ_i为信号发射角度，NP为DDS中相位累加器的位数，MA为DDS中相位加法器的位数；

将计算的K和P值输入到DDS模块，输出经过相位加权之后的各个阵元的信号；

步骤4：将输出后的各个阵元的信号乘以对应的Taylor加权系数得到相位和幅度加权后的各阵元信号；

步骤5：将加权后的各阵元信号通过浮点数取整模块后输出；

步骤6：对取整后的信号进行希尔伯特变换，然后与阵列流行相乘再进行归一化处理得到发射波束。