聲吶(納)技術(shù)：第八章 聲納信號(hào)的接收

第八章聲納信號(hào)的接收

一、接收機(jī)的任務(wù)聲吶接收機(jī)的任務(wù)是接收和處理來(lái)自接收基陣的信號(hào)，并將處理結(jié)果送至終端顯示器供操作員觀察。因此從廣義角度而言，一部聲吶接收機(jī)是完成包括對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、檢測(cè)、判決以及顯示控制功能在內(nèi)的一種復(fù)雜設(shè)備。2二十一

二、接收機(jī)的主要組成3二十一

二、接收機(jī)的主要組成4二十一

二、接收的主要組成5二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)聲吶接收機(jī)的指標(biāo)是表征一個(gè)設(shè)備的用途、功能的技術(shù)參數(shù)，人們通過(guò)這些指標(biāo)來(lái)衡量設(shè)備性能的優(yōu)劣，并據(jù)此進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。6二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(一)、接收機(jī)靈敏度接收機(jī)靈敏度是指接收機(jī)能正常工作時(shí)允許的輸入端最小信號(hào)。顯然，這一能力與下面所述酌放大倍數(shù)有關(guān)。實(shí)際上接收機(jī)具有的能接收微弱信號(hào)的能力，一方面取決于系統(tǒng)的放大系數(shù)，另一方面取決于接收機(jī)輸人端的噪聲大小和接收機(jī)的處理增益(接收機(jī)輸出信噪比相對(duì)于輸人信噪比提高的倍數(shù))。7二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)輸入噪聲越小，處理增益越大，允許的放大系數(shù)越大、則在接收機(jī)的輸入端能夠接收到的最小信號(hào)越小。換句話說(shuō)就是接收饑的靈敏度越高。容易理解，在相同的發(fā)射聲源級(jí)條件下，接收機(jī)靈敏度越高的聲吶作用距離越遠(yuǎn)。由于噪聲總是存在的，有時(shí)在規(guī)定輸入端噪聲電平后，用能使接收機(jī)正常工作時(shí)輸入端的最小信噪比來(lái)表示接收機(jī)靈敏度。8二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(二)、檢測(cè)閾接收機(jī)的檢測(cè)閾是整個(gè)接收機(jī)(包括信號(hào)處理器)的最重要的指標(biāo)。它與靈敏度是完全不同的概念。9二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(三)、接收機(jī)的總放大倍數(shù)接收機(jī)的總放大倍數(shù)是指接收機(jī)輸出的有用信號(hào)電壓與輸入最小信號(hào)電壓的比值。在早期的聲吶接收機(jī)中，輸出有用電壓常指終端設(shè)備(如耳機(jī)或顯示器)可正常工作時(shí)所需要的電壓。在近代大多數(shù)接收機(jī)中，輸出有用電壓則指A/D轉(zhuǎn)換器滿度輸入電壓；而接收機(jī)輸入最小信號(hào)電壓則由聲吶工作于最大作用距離時(shí)的目標(biāo)回波聲壓來(lái)確定。10二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(四)、通頻帶接收機(jī)通頻帶一般指接收機(jī)放大系數(shù)從最大值下降3dB時(shí)的頻率寬度。通頻帶說(shuō)明了接收機(jī)對(duì)信號(hào)放大的頻率范圍，在這個(gè)頻率范圍內(nèi)信號(hào)可以得到較大的放大，而在此頻率范圍之外的噪聲和干擾則被有效地抑制。聲吶接收機(jī)的通頻帶會(huì)影響接收機(jī)的輸出信噪比，通頻帶太寬收到的干擾就比較大，太窄則收到的信號(hào)能量減少，同時(shí)引起波形失真，因而要適當(dāng)選取通頻帶寬度。11二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)例如聲吶與目標(biāo)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的多譜勒頻率偏移，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)主振的頻率偏移等等，因而主動(dòng)聲吶中的接收機(jī)通頻帶寬度應(yīng)為12二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(五)、動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍指接收機(jī)能夠正常工作的輸入信號(hào)的變化范圍，其下限受接收機(jī)靈敏度的限制，在沒有采用信號(hào)處理技術(shù)的條件下，接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的下限受等效到接收機(jī)輸入端噪聲電平的限制。其上限則受到放大器過(guò)載飽和或波形非線性失真的規(guī)定值的限制。13二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(六)、失真失真包括線性失真和非線性失真兩種。線性失真程度可以用振幅-頻率特性曲線和相位-頻率特性曲線來(lái)表示。非線性失真則由于接收機(jī)中出現(xiàn)了非線性現(xiàn)象(例如限幅)而產(chǎn)生了不需要的頻率分量，從而使波形產(chǎn)生畸變。有時(shí)為了測(cè)量信號(hào)參數(shù)和進(jìn)行某些信號(hào)處理，不希望接收機(jī)輸出信號(hào)的波形產(chǎn)生失真。14二十一

三、接收機(jī)的主要指標(biāo)(七)、抗干擾性能接收機(jī)必須具有良好的抗干擾能力，使源自接收機(jī)外部和內(nèi)部的干擾不致影響接收機(jī)的正常工作?？垢蓴_性能要由接收機(jī)硬件電路和信號(hào)處理部件共同獲得。15二十一

四、動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸一化一、動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸一化的概念使接收信號(hào)的大動(dòng)態(tài)范圍適應(yīng)有限的接收機(jī)終端(例如顯示器或A／D轉(zhuǎn)換器)的動(dòng)態(tài)范圍，并在顯示器上獲得具有恒定的空間和時(shí)間方差背景的技術(shù)．稱為動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸化技術(shù)。很明顯，這里含有動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸一化兩個(gè)有區(qū)別的概念。16二十一

四、動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸一化動(dòng)態(tài)范圍壓縮的目的：為了適應(yīng)顯示器和數(shù)字系統(tǒng)有限的動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)輸入信號(hào)大范圍變化時(shí)，減小輸出端的信號(hào)變化范圍17二十一

四、動(dòng)態(tài)范圍壓縮和歸一化歸一化的目的：使隨時(shí)間、頻率、空間急劇變化的背景經(jīng)處理后產(chǎn)生恒定的輸出，即使背景均勻化。18二十一四