[發(fā)明專利]一種使用垂直接收陣的時反水聲通信裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310724469.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103746749A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宏滔;王忠康;岳志杰;謝哲;孟洪;李建成;高少波;汪雪蓮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術(shù)領(lǐng)域

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反水聲通信裝置。

背景技術(shù)

水聲信道是時空頻變的，其界面反射和聲線彎曲導(dǎo)致多途擴展，由多途擴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。時反（time?reversal）處理技術(shù)是一種能抑制碼間干擾的簡化處理技術(shù)，它的實質(zhì)是利用水聲物理時反空時聚焦特性來部分地均衡信道，是一種穩(wěn)健的均衡技術(shù)。

時反通信在原理上可以分為主動時反和被動時反兩類，前者的發(fā)射端在發(fā)送信息信號之前需要與接收端進行一次握手以獲得信道知識，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)送探針信號和信息信號，接收端將接收到的探針信號時間反轉(zhuǎn)后與后續(xù)的信息信號卷積實現(xiàn)空時聚焦，由于被動時反通信信號只需單向傳輸，且無需采用收發(fā)合一陣，系統(tǒng)復(fù)雜度低，更有實用價值。

為了提高時反通信的性能，需要使用多個弱相關(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)半徑是信號波長的3-4倍，而水平相關(guān)半徑有時會超過信號波長的數(shù)十倍，因此，在實際應(yīng)用時，通常希望使用一條垂直短陣。

目前已不乏有水聲時反通信的文獻和專利，這些文獻和專利涵蓋了時反通信的理論、方法和原理實驗，但是卻無相關(guān)通信裝置設(shè)計的報道。

雖然使用一條垂直接收陣能明顯提高時反水聲通信的性能，但是在海上作業(yè)時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

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反水聲通信裝置。

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入水密電子艙；所述的抗拉接收陣內(nèi)設(shè)有若干個陣元，該陣元間距d為信號中心頻率相應(yīng)波長的3-4倍。

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1個陣元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。

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1路與收發(fā)合一換能器相連，N路與設(shè)有若干個陣元8的抗拉接收陣相連。

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)用場合下使用；例如，當(dāng)該裝置在水面船上使用時，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，可通過抗拉接收陣上拉浮球，就可使整個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，當(dāng)不需要抗拉接收陣時，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，用作單通道時反通信機。

附圖說明

圖1是時反水聲通信裝置組成示意圖。

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。

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1示意圖。

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。

附圖中的標(biāo)號分別為：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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明：

圖1是時反水聲通信裝置組成示意圖，它由一條抗拉接收陣1、一個收發(fā)合一換能器2、水密電子艙3、抗拉水密電纜4組成。其中：

（1）抗拉接收陣1

抗拉接收陣1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。

本實施例中，通信信號的中心頻率為8.0kHz，波長為0.1875米，為了降低各陣元接收信號之間的相關(guān)性，陣元間距d取波長的4倍，即0.75米。