一種使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置，包括抗拉接收陣、收發(fā)合一換能器、水密電子艙、抗拉水密電纜；抗拉接收陣的一端通過抗拉水密接插件與收發(fā)合一換能器相連，另一端配有吊環(huán)螺釘；收發(fā)合一換能器一端與水密電子艙相連，另一端通過抗拉水密接插件與抗拉接收陣相連；抗拉水密電纜通過抗拉接插件與水密電子艙相連，并用于水密電子艙的供電和外部數(shù)據(jù)交換；抗拉接收陣內(nèi)穿有抗拉纖維繩并通過收發(fā)合一換能器的空腔進(jìn)入水密電子艙。本發(fā)明有益的效果：本發(fā)明的時(shí)反水聲通信裝置結(jié)構(gòu)緊湊，無需其它輔助繩就能使整個(gè)通信裝置在水中垂直，能為時(shí)反處理提供空時(shí)聚焦增益，實(shí)用性好。
【專利說明】一種使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水聲通信，更確切地說，是一種使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]水聲信道是時(shí)空頻變的，其界面反射和聲線彎曲導(dǎo)致多途擴(kuò)展，由多途擴(kuò)展引起的碼間干擾是水聲通信的主要障礙之一。為了獲得高速率、低誤碼通信，必須抑制碼間干擾。時(shí)反(time reversal)處理技術(shù)是一種能抑制碼間干擾的簡(jiǎn)化處理技術(shù),它的實(shí)質(zhì)是利用水聲物理時(shí)反空時(shí)聚焦特性來部分地均衡信道，是一種穩(wěn)健的均衡技術(shù)。
[0003]時(shí)反通信在原理上可以分為主動(dòng)時(shí)反和被動(dòng)時(shí)反兩類，前者的發(fā)射端在發(fā)送信息信號(hào)之前需要與接收端進(jìn)行一次握手以獲得信道知識(shí)，通信延遲比較大，而且需要一條收發(fā)合一陣，系統(tǒng)復(fù)雜度高。后者的發(fā)射端依次發(fā)送探針信號(hào)和信息信號(hào)，接收端將接收到的探針信號(hào)時(shí)間反轉(zhuǎn)后與后續(xù)的信息信號(hào)卷積實(shí)現(xiàn)空時(shí)聚焦，由于被動(dòng)時(shí)反通信信號(hào)只需單向傳輸，且無需采用收發(fā)合一陣，系統(tǒng)復(fù)雜度低，更有實(shí)用價(jià)值。
[0004]為了提高時(shí)反通信的性能，需要使用多個(gè)弱相關(guān)或不相關(guān)的接收陣元。在水聲信道中，垂直相關(guān)半徑遠(yuǎn)小于水平相關(guān)半徑，通常垂直相關(guān)半徑是信號(hào)波長(zhǎng)的3-4倍，而水平相關(guān)半徑有時(shí)會(huì)超過信號(hào)波長(zhǎng)的數(shù)十倍，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常希望使用一條垂直短陣。
[0005]目前已不乏有水聲時(shí)反通信的文獻(xiàn)和專利，這些文獻(xiàn)和專利涵蓋了時(shí)反通信的理論、方法和原理實(shí)驗(yàn)，但是卻無相關(guān)通信裝置設(shè)計(jì)的報(bào)道。
[0006]雖然使用一條垂直接收陣能明顯提高時(shí)反水聲通信的性能，但是在海上作業(yè)時(shí)如何方便地安裝使用一條垂直接收陣，以及如何與現(xiàn)有的配置單一換能器的水聲通信MODEM相結(jié)合，是工程上需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種使用垂直接收陣的時(shí)反
水聲通信裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它包括抗拉接收陣、收發(fā)合一換能器、水密電子艙、抗拉水密電纜；所述的抗拉接收陣的一端通過抗拉水密接插件與收發(fā)合一換能器相連，另一端配有吊環(huán)螺釘；所述的收發(fā)合一換能器一端與水密電子艙相連，另一端通過抗拉水密接插件與抗拉接收陣相連；所述的抗拉水密電纜通過抗拉接插件與水密電子艙相連，并用于水密電子艙的供電和外部數(shù)據(jù)交換；抗拉接收陣內(nèi)穿有抗拉纖維繩并通過收發(fā)合一換能器的空腔進(jìn)入水密電子艙；所述的抗拉接收陣內(nèi)設(shè)有若干個(gè)陣元，該陣元間距d為信號(hào)中心頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的3-4倍。
[0009]作為優(yōu)選，所述的收發(fā)合一換能器，采用圓環(huán)換能器，圓環(huán)的兩個(gè)端面水密；收發(fā)合一換能器的等效聲中心到抗拉接收陣的第I個(gè)陣元8的距離大于或等于陣元間距d，收發(fā)合一換能器與抗拉接收陣一起構(gòu)成N+1元接收陣。[0010]作為優(yōu)選，所述的水密電子艙，其內(nèi)的前放電路板上有N+1路可插拔放大濾波電路，其中I路與收發(fā)合一換能器相連，N路與設(shè)有若干個(gè)陣元8的抗拉接收陣相連。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:1、該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、能方便地在各種典型應(yīng)用場(chǎng)合下使用；例如，當(dāng)該裝置在水面船上使用時(shí)，可通過抗拉接收陣下掛重物，當(dāng)該裝置在海底設(shè)備上使用時(shí)，可通過抗拉接收陣上拉浮球，就可使整個(gè)通信裝置在水中垂直，而不需要其它輔助繩；2、采用模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)不需要抗拉接收陣時(shí)，也可以靈活地將抗拉接收陣及其相應(yīng)的N路放大濾波電路拆除，用作單通道時(shí)反通信機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是時(shí)反水聲通信裝置組成示意圖。
[0013]圖2是收發(fā)合一換能器與抗拉接收陣相連的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是抗拉接收陣與水密電纜從電子艙的同一端引出的方法I示意圖。
[0015]圖4是抗拉接收陣與水密電纜從電子艙的同一端引出的方法2示意圖。
[0016]附圖中的標(biāo)號(hào)分別為:1、抗拉接收陣；2、收發(fā)合一換能器；3、水密電子艙；4、抗拉水密電纜；5、抗拉水密接插件；6、抗拉接插件；7、電纜；8、陣元；11、吊環(huán)螺釘；21、空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0018]圖1是時(shí)反水聲通信裝置組成示意圖，它由一條抗拉接收陣1、一個(gè)收發(fā)合一換能器2、水密電子艙3、抗拉水密電纜4組成。其中:
[0019](I)抗拉接收陣I
[0020]抗拉接收陣I為充油式水聽器陣，一端通過抗拉水密接插件5與收發(fā)合一換能器
2相連，陣內(nèi)穿有凱夫拉纖維繩，另一端配有吊環(huán)螺釘11，可掛下掛重物或上拉浮球。
[0021]本實(shí)施例中，通信信號(hào)的中心頻率為8.0kHz，波長(zhǎng)為0.1875米，為了降低各陣元接收信號(hào)之間的相關(guān)性，陣元間距d取波長(zhǎng)的4倍，即0.75米。
[0022]仿真與試驗(yàn)已經(jīng)證明，只需要4-6個(gè)陣元就能滿足時(shí)反通信空時(shí)聚焦的要求，本實(shí)施例中，陣元數(shù)N取4。
[0023](2)收發(fā)合一換能器2
[0024]如圖2所示，收發(fā)合一換能器2采用圓環(huán)換能器，圓環(huán)的兩個(gè)端面均水密，一端與水密電子艙3相連，另一端通過抗拉水密接插件5與抗拉接收陣I相連，抗拉接收陣I的電纜線穿過收發(fā)合一換能器2的空腔21進(jìn)入水密電子艙3，收發(fā)合一換能器2的等效聲中心(幾何中心)到抗拉接收陣I的第I個(gè)陣元8的距離為0.75米，這樣就與抗拉接收陣I 一起構(gòu)成I條長(zhǎng)3米的等間距5元短陣。
[0025]( 3 )抗拉水密電纜4
[0026]抗拉水密電纜4通過抗拉接插件6與水密電子艙3相連，抗拉水密電纜4內(nèi)含有凱夫拉纖維繩、供電線和數(shù)據(jù)線，用于水密電子艙3的供電和外部數(shù)據(jù)交換。
[0027](4)水密電子艙3
[0028]水密電子艙3內(nèi)包括了水聲通信機(jī)的前放電路板、功放電路板、信號(hào)處理板等電路。前放電路板上有N+1路可插拔放大濾波電路，其中I路與收發(fā)合一換能器2相連，N路與設(shè)有若干個(gè)陣元8的抗拉接收陣I相連，使用時(shí)如果不需要抗拉接收陣1，可以將相應(yīng)的N路放大濾波電路拔除。
[0029]本發(fā)明中抗拉水密電纜4與抗拉接收陣I是從水密電子艙3和收發(fā)合一換能器2的上下兩端分別引出，圖3、圖4是抗拉接收陣I與抗拉水密電纜4從水密電子艙3的同一端引出的兩種方法，圖3中抗拉接收陣I與抗拉水密電纜4在同一側(cè)，這樣抗拉接收陣I難免會(huì)與抗拉水密電纜4發(fā)生摩擦，導(dǎo)致接收噪聲急劇增大；圖4中為了避免抗拉接收陣I與抗拉水密電纜4發(fā)生摩擦，抗拉接收陣I通過延長(zhǎng)電纜7繞到抗拉水密電纜4的對(duì)側(cè)，但是這樣的抗拉接收陣I是無法承受拉力的，要想使抗拉接收陣I垂直，還需要其它輔助承重繩。因此，本發(fā)明與圖3、圖4方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0030]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置，其特征在于:包括抗拉接收陣(I)、收發(fā)合一換能器(2)、水密電子艙(3)和抗拉水密電纜(4);所述的抗拉接收陣(I)的一端通過抗拉水密接插件(5)與收發(fā)合一換能器(2)相連，另一端配有吊環(huán)螺釘(11);所述的收發(fā)合一換能器(2) —端與水密電子艙(3)相連，另一端通過抗拉水密接插件(5)與抗拉接收陣(I)相連；所述的抗拉水密電纜(4)通過抗拉接插件(6)與水密電子艙(3)相連，并用于水密電子艙(3)的供電和外部數(shù)據(jù)交換；抗拉接收陣(I)內(nèi)穿有抗拉纖維繩并通過收發(fā)合一換能器(2)的空腔(21)進(jìn)入水密電子艙(3);所述的抗拉接收陣(I)內(nèi)設(shè)有若干個(gè)陣元(8)，該陣元(8)間距d為信號(hào)中心頻率相應(yīng)波長(zhǎng)的3-4倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置，其特征在于:所述的收發(fā)合一換能器(2)，采用圓環(huán)換能器，圓環(huán)的兩個(gè)端面水密；收發(fā)合一換能器(2)的等效聲中心到抗拉接收陣(I)的第I個(gè)陣元(8)的距離大于或等于陣元間距d，收發(fā)合一換能器(2)與抗拉接收陣(I) 一起構(gòu)成N+1元接收陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用垂直接收陣的時(shí)反水聲通信裝置，其特征在于:所述的水密電子艙(3)，其內(nèi)的前放電路板上有N+1路可插拔放大濾波電路，其中I路與收發(fā)合一換能器(2)相連，N路與設(shè)有若干個(gè)陣元(8)的抗拉接收陣(I)相連。
【文檔編號(hào)】H04B13/02GK103746749SQ201310724469
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】張宏滔, 王忠康, 岳志杰, 謝哲, 孟洪, 李建成, 高少波, 汪雪蓮 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所