[发明专利]一种基于FPGA的水声换能器阵发射波束形成方法

说明书

技术领域

本发明属于水声换能器基阵设计及其应用，具体涉及一种基于FPGA的水声换能器阵发射波束形成方法。

背景技术

对于主动声纳以及水下航行器上的发射换能器基阵，我们希望获得精确的发射波束指向性，同时可以很好的控制发射波束的旁瓣级，以提高发射能量的聚集程度，从而可以用较小的发射功率探测更远距离的目标。

随着对发射换能器阵列信号波束的指向性和旁瓣级的精确性要求的不断提高，设计高精度发射波束形成很重要。现场可编程门阵列(FPGA)技术具有设计灵活、功能密集度高、高度的并行性等特点，为发射波束数字信号的设计提供了平台。同时，结合数字信号处理中的直接数字式频率合成器(DDS)方法，能够更为精确地控制信号的发射方位。

现有的发射波束控制的方法一般只是控制发射波束的指向性，或者说旁瓣级的控制不精确，这样就不能很好的得到发射波束形成的精确可控性。同时现有技术主要应用在天线和雷达技术中，水声换能器阵列发射信号处理中涉及很少。将窄带阵列信号发射波束的幅度加权和相位加权分开处理，实现发射波束形成，在国内外的文献不多见，也就是说，本发明所提出的技术前人还未有提及过。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于FPGA的水声换能器阵发射波束形成方法。

技术方案

在FPGA上设计M元直线阵的窄带发射信号。在对换能器基阵的发射波束进行优化的过程中，将波束形成理论和数字信号处理方法结合，将窄带阵列信号发射波束形成器的幅度加权和相位加权分开，采用Taylor实数加权系数对发射波束的旁瓣进行控制，采用DDS原理对发射波束的相位进行加权。实现了发射波束形成的方位角精确可控，发射波束形成的主瓣宽度和旁瓣幅度灵活调节。

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)]]>