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淺述多波束聲納發(fā)射到水中的功率計(jì)算方法

更新時(shí)間:2021-11-10   點(diǎn)擊次數(shù):1021次
  多波束聲納基陣(天線)利用率高,搜索的速度快,能一次探測(cè)較大角度的目標(biāo)。由于聲納的多種波束同時(shí)工作,能獲取多個(gè)波道的信息,因此,可以同時(shí)觀察跟蹤不同方向的多個(gè)目標(biāo),且不易失去接觸。
  如果需要高分辨率的多波束聲納,就需要窄波束。波束的寬度可以通過(guò)建造更大的發(fā)射器和陣列來(lái)減小,但是兩者都有物理限制。或者,可以使用較短的波長(zhǎng)。然而,更短波長(zhǎng)的聲音,也是更高的頻率,在水中會(huì)遭受更大的衰減,衰減可以通過(guò)提高發(fā)射功率來(lái)補(bǔ)償,但是單個(gè)發(fā)射器可以發(fā)射到水中的功率是有限的。
  在主瓣的兩側(cè)是一系列的旁瓣,在那里發(fā)生部分相長(zhǎng)干涉。一般來(lái)說(shuō),陣列的目的是使主瓣方向上的目標(biāo)一致。旁瓣是一個(gè)令人煩惱的問(wèn)題——不僅一些發(fā)射器能量被浪費(fèi)在這些方向上,而且可能還有來(lái)自它們的回聲,這些回聲可能與主瓣中目標(biāo)的回聲相混淆。主瓣兩側(cè)近的一組旁瓣稱為側(cè)瓣,隨后的一組稱為第二側(cè)瓣、第三側(cè)瓣,依此類推。旁瓣的強(qiáng)度以投射到旁瓣的功率除以投射到主瓣的功率的分?jǐn)?shù)來(lái)衡量,稱為旁瓣電平。這些數(shù)字以分貝為單位。對(duì)于所有發(fā)射器發(fā)射相同功率電平的陣列,旁瓣電平大約為-13dB。
  發(fā)射器陣列的波束模式中的旁瓣是不可避免的,盡管通過(guò)從陣列中心的單個(gè)元件投射比從邊緣的單個(gè)元件投射更強(qiáng)的信號(hào),可以減少投射到旁瓣中的能量。這種技術(shù)稱為消隱,每個(gè)投射元件投射的能量除以峰值元件投射的能量的分?jǐn)?shù)稱為加權(quán)值。有多種算法用于確定應(yīng)該對(duì)每個(gè)數(shù)組元素應(yīng)用什么樣的加權(quán)值。加權(quán)值的不同組合產(chǎn)生不同的旁瓣結(jié)構(gòu)。一種流行的消隱方案,稱為道夫-切比雪夫加權(quán),可以用來(lái)使所有旁瓣電平達(dá)到一個(gè)統(tǒng)一的值。理論上,該旁瓣電平可以是任何值,但是實(shí)際考慮通常將旁瓣降低限制在-40dB。雖然它可以用來(lái)減少旁瓣,消隱也導(dǎo)致主瓣的寬度變大,降低了系統(tǒng)的方向性(并抵消了大陣列的一些優(yōu)勢(shì))。
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