[实用新型]高速高精度微型相控阵多普勒计程仪

说明书

本实用新型涉及一种高速高精度微型相控阵多普勒计程仪，包括设置在外壳腔体内信号接收机、信号发射机和数字处理机，以及换能器；所述换能器为发射方向可控的声信号发射和接收装置；所述信号接收机是回波信号预处理单元，包括依次连接的前置放大电路单元、程控放大电路以及带通滤波电路；所述信号发射机为换能器发射声信号的驱动单元，包括功率放大电路；所述数字处理机用于为信号发射机提供激励信号，还用于接收采集经信号接收机预处理的数据。本实用新型相控阵多普勒计程仪采用分组件形式设计，发射、接收和处理3部分主板采用层叠式装配方式，减小了系统体积，各主件电路采用模块化设计，降低了生产成本。

技术领域

本实用新型属于水下探测导航技术领域，特别是一种高速高精度微型相控阵多普勒计程仪。

背景技术

相控阵多普勒计程仪是利用声学原理进行测量和定位的系统，其测速精度高，在国内外都有广泛的应用。

无论是渔船、货轮、军舰或是潜艇，都要有准确的速度信息和位置信息，需要有精确的导航定位系统。相控阵多普勒计程仪正好满足了这种精确导航定位的需求。

多普勒计程仪问世较早，国外早在上世纪七十年代就有多普勒计程仪产品问世。目前，市场上多普勒计程仪及其相关产品主要是国外品牌居多，知名的生产厂家有英国的Sonardyne公司、美国的Benthos公司和TRDI公司、挪威的Kongsberg Simrad公司以及法国的Ixsea公司等。国内对相控阵多普勒计程仪的研究起步较晚，目前与国外产品还存在较大差距。但随着我国民用和军用领域的海洋活动日益频繁，小型高速高精度多普勒计程仪的需求将会更加迫切。

目前国内也有很多公司和机构在进行多普勒计程仪产品的研制开发，但是国内市场的相控阵多普勒计程仪大多定位速度慢、测频精度差、系统体积庞大，无法满足更高水平的需求。高速高精度的微型相控阵多普勒计程仪更是罕见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速高精度微型相控阵多普勒计程仪。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种高速高精度微型相控阵多普勒计程仪，包括设置在外壳腔体内信号接收机、信号发射机和数字处理机，以及换能器；

所述换能器为发射方向可控的声信号发射和接收装置；

所述信号接收机是回波信号预处理单元，包括依次连接的前置放大电路单元、程控放大电路以及带通滤波电路；

所述信号发射机为换能器发射声信号的驱动单元，包括功率放大电路；

所述数字处理机用于为信号发射机提供激励信号，还用于接收采集经信号接收机预处理的数据。

按上述方案，所述数字处理机包括主控DSP单元、作为辅助控制器的FPGA单元以及与主控DSP单元连接的存储单元。

按上述方案，所述数字处理机包括用于根据采集的信号接收机预处理的信号数据解算导航数据的主控DSP单元和根据DSP控制指令控制产生信号发射机的激励信号的FPGA单元。

按上述方案，所述数字信号处理机还包括用于存储采集的信号接收机预处理的信号数据和解算的导航数据的存储单元。

按上述方案，所述数字信号处理机还包括用于与信号接收机连接的数据采集A/D差分通道。

按上述方案，所述信号接收机、信号发射机、数字处理机三块电路主板采用层叠式装配方式设置在外壳腔体内。

按上述方案，所述外壳腔体为圆柱形外壳腔体。

按上述方案，所述前置放大单元由低噪声仪表放大器及移相网络组成，完成微弱信号的预放大以及波束形成；程控放大单元由4阶带通滤波器以及电阻衰减网络组成，实现噪声的抑制以及增益程控功能；带通滤波单元由8阶带通滤波器以及差分放大器组成，实现信号的再次滤波以及单端转差分输出功能。