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浅述多波束声纳发射到水中的功率计算方法

发布时间:2021-11-10   点击次数:22次
  多波束声纳基阵(天线)利用率高,搜索的速度快,能一次探测较大角度的目标。由于声纳的多种波束同时工作,能获取多个波道的信息,因此,可以同时观察跟踪不同方向的多个目标,且不易失去接触。
  如果需要高分辨率的多波束声纳,就需要窄波束。波束的宽度可以通过建造更大的发射器和阵列来减小,但是两者都有物理限制。或者,可以使用较短的波长。然而,更短波长的声音,也是更高的频率,在水中会遭受更大的衰减,衰减可以通过提高发射功率来补偿,但是单个发射器可以发射到水中的功率是有限的。
  在主瓣的两侧是一系列的旁瓣,在那里发生部分相长干涉。一般来说,阵列的目的是使主瓣方向上的目标一致。旁瓣是一个令人烦恼的问题——不仅一些发射器能量被浪费在这些方向上,而且可能还有来自它们的回声,这些回声可能与主瓣中目标的回声相混淆。主瓣两侧近的一组旁瓣称为侧瓣,随后的一组称为第二侧瓣、第三侧瓣,依此类推。旁瓣的强度以投射到旁瓣的功率除以投射到主瓣的功率的分数来衡量,称为旁瓣电平。这些数字以分贝为单位。对于所有发射器发射相同功率电平的阵列,旁瓣电平大约为-13dB。
  发射器阵列的波束模式中的旁瓣是不可避免的,尽管通过从阵列中心的单个元件投射比从边缘的单个元件投射更强的信号,可以减少投射到旁瓣中的能量。这种技术称为消隐,每个投射元件投射的能量除以峰值元件投射的能量的分数称为加权值。有多种算法用于确定应该对每个数组元素应用什么样的加权值。加权值的不同组合产生不同的旁瓣结构。一种流行的消隐方案,称为道夫-切比雪夫加权,可以用来使所有旁瓣电平达到一个统一的值。理论上,该旁瓣电平可以是任何值,但是实际考虑通常将旁瓣降低限制在-40dB。虽然它可以用来减少旁瓣,消隐也导致主瓣的宽度变大,降低了系统的方向性(并抵消了大阵列的一些优势)。
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