参量阵浅剖仪信号源理论研究及发射接收电路实现

论文摘要

随着科学研究的发展,基于非线性声学的参量阵声纳近年来在国内外工程中得到了广泛的应用。本文对参量阵浅地层剖面仪信号的发射和接收技术进行了研究,主要包括以下几个方面:首先是理论部分。以非线性声学为基础,从理论上讨论了参量阵产生差频的机理,对参量阵的差频指向性和波束宽度及它们与原频的关系进行了分析,并使用MATLAB软件对参量阵原频和差频的指向性进行了仿真:另外还对参量阵的差频增益进行了分析。然后在双原频参量阵的基础上,从波形设计角度对宽带参量阵进行了研究,并分析了宽带参量阵的差频增益,同时对几种不同发射信号形成的差频信号形式进行了仿真研究;另外还对信号的旋转定向发射技术进行了理论分析和仿真研究。其次是硬件电路部分。针对宽带参量阵的原波信号形式和多波束的要求,设计实现了以DSP为核心,用CPLD进行逻辑控制的多通道信号源,并且预留了与主机通讯以及与其它设备同步的接口;而针对差频信号的频率,以矢量水听器为基础设计实现了一个具有差分转换、放大、滤波和自动增益控制功能的四通道接收机。最后是软件算法部分。介绍了软件算法的设计思想和信号实时发射的程序框图,采用汇编语言编写算法程序,并利用CCS调试工具和仿真器,在信号源硬件电路平台上,对程序进行实时实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 参量阵浅地层剖面仪技术分析
• 1.3 参量阵浅地层剖面仪现状
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 参量阵特性分析
• 2.1 非线性声学理论
• 2.2 参量阵形成差频的机理
• 2.3 参量阵的差频指向性
• 2.4 参量阵的差频增益
• 2.5 指向性和波束宽度仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 宽带参量阵信号源理论及波形设计
• 3.1 宽带参量阵
• 3.2 宽带参量阵的差频增益
• 3.3 多通道旋转定向发射原理
• 3.4 差频波形仿真
• 3.5 发射波束形成仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 硬件电路系统设计
• 4.1 硬件系统概述
• 4.1.1 信号源硬件系统概述
• 4.1.2 接收机硬件系统概述
• 4.2 信号源电路的设计实现
• 4.2.1 数字处理芯片介绍
• 4.2.2 DSP与D/A的接口
• 4.2.3 DSP与SRAM的接口
• 4.2.4 DSP程序的上电加载
• 4.2.5 HPI与PCI2040接口
• 4.2.6 可编程逻辑器件的设计
• 4.3 接收机电路的设计实现
• 4.3.1 放大电路
• 4.3.2 差分转单端
• 4.3.3 自动增益控制
• 4.3.4 带通滤波器设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 信号源的软件算法实现
• 5.1 DSP软件算法设计思想
• 5.2 信号源数据的生成、存储和寻址
• 5.3 数据发送的实现
• 5.4 信号源工作基本流程
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录