一种高性能水下声纳接收发射系统的制作方法

1.本实用新型属于电子技术领域，特别是一种高性能水下声纳接收发射系统。


背景技术：

2.水下声纳接收发射系统其核心技术在于通过水下换能器阵源主动发射大功率特定频率信号并通过换能器阵源接收到的水下微弱的反射特征水声信号，放大滤波且数字化后进行信号处理来识别目标的方位、距离、深度以及航行速度等位置或运动信息，需要对换能器阵列发生驱动波形，并对反射波感应的多路水声信号的频谱、幅度、相位等特性进行科学计算和解析。随着当今水下探测系统对目标或环境的识别要求日益严苛和细节化，对水声信号处理机的性能也提出越来越高的要求。更多的通道数、更高的采样率、更快的数据计算处理能力、更快的数据传输带宽、更充足的存储记录空间、更低的功耗，提升这些指标一直是业界工程师不断追求的目标。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种高性能水下声纳接收发射系统。
4.本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种高性能水下声纳接收发射系统，包括：声纳发射接收数字机、声纳接收信号放大调理单元、声纳发射信号功率放大单元、声纳信号发射接收转换单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源、用于供电的电源；
5.所述声纳发射接收数字机包括多通道同步ad采集单元、da单元、通讯单元、处理单元、存储单元；所述多通道同步ad采集单元、多通道da单元、存储单元和通讯单元分别与处理单元连接；
6.所述声纳信号发射接收转换单元与声纳发射接收数字机连接；
7.所述声纳发射接收数字机与声纳发射信号功率放大单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源依次连接；
8.所述声纳发射接收数字机与声纳接收信号放大调理单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源依次连接。
9.按上述方案，所述多通道da单元为用于产生设定频率的正弦波信号的8路da电路。
10.按上述方案，所述声纳接收信号放大调理单元为50路信号放大滤波电路。
11.按上述方案，所述声纳信号发射接收转换单元包括50通道收发切换继电器。
12.按上述方案，所述继电器单通道和通道间收发隔离电压大于2000v，单路通过最大功率为3kw。
13.按上述方案，所述换能器匹配单元包括8路发射信号变压器，所述变压器变比1：4。
14.按上述方案，所述处理单元包括fpga与多核dsp架构的处理器。
15.按上述方案，所述存储单元为大容量硬盘。
16.该装置工作的原理是：
17.声纳发射接收数字机根据接收岸基平台千兆网的控制指令，数字机首先打开电源
使之为声纳发射信号功率放大单元供电，然后切换为发射控制，让其内部通道继电器全部切换至发射状态，再通过数字机内部控制器驱动8路中单路或多路da通道产生特定频率的正弦波驱动信号。驱动信号由数字机传达至声纳发射信号功率放大单元经过线性放大，最终施加于换能器阵的单组或多组换能器阵列上，在水下按照需要方式进行声纳探测。在一个工作周期内主动发射工作完成后，数字机切换为接收控制，让其内部通道继电器全部切换至接收状态，再通过数字机内部控制器驱动50路ad采集，将声纳接收信号放大调理单元放大之后的反射水听信号数字化，并根据反射采集的波形实时调整增益码，最后由内部dsp处理计算得到水声信号的频谱、幅度、相位等特性。50路水听信号将实时存储至数字机上大容量硬盘，且可通过网口实时供岸基平台用户实时观测和调用以及拷贝。
18.本实用新型装置带来的有益效果是：
19.1、本实用新型装置专为水声信号处理平台量身定制，将所有功能单元集成至单个电路板，使水下声纳接收发射系统具有更低的功耗。
20.2、本实用新型能监测实时水听数据，且能实现实时更改发射参数进行发射控制。
21.3、本实用新型提高了换能器信号的采集通道、采样速率以及数据处理能力。
附图说明
22.图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.如图1所示，一种高性能水下声纳接收发射系统，包括：声纳发射接收数字机、声纳接收信号放大调理单元、声纳发射信号功率放大单元、声纳信号发射接收转换单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源、用于供电的电源；
25.所述声纳发射接收数字机包括多通道同步ad采集单元、da单元、通讯单元、处理单元、存储单元；所述多通道同步ad采集单元、多通道da单元、存储单元和通讯单元分别与处理单元连接；
26.通讯单元中通讯接口采用高速接口(srio 千兆网)传输无损数据，处理水声音频信号，不丢失任何信号特征。声纳发射接收数字机能实时将水下状态通过千兆网传输至岸基平台，或接收岸基平台的控制指令。
27.声纳信号发射接收转换单元与声纳发射接收数字机连接；声纳发射接收数字机具有收发状态切换功能，能控制换能器主动发射抑或被动水听反射信号；
28.声纳发射接收数字机与声纳发射信号功率放大单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源依次连接；
29.声纳发射接收数字机与声纳接收信号放大调理单元、换能器匹配单元、50通道基阵换能器阵源依次连接。
30.多通道同步ad采集单元具有50通道ad采集功能、200kps采样率、16位精度。
31.多通道da单元为用于产生设定频率的正弦波信号的8路da电路。
32.声纳发射信号功率放大单元包括8路功放通道放大电路，功放类型为线性功放，工作方式为脉冲式fsk工作，工作频率范围7khz
±
2khz，单通道最大输出功率为3kw。本实施例中声纳发射信号功率放大单元采用两级8路功放通道放大电路。
33.声纳接收信号放大调理单元为50路信号放大滤波电路，具有50路小信号放大滤波功能，频带7khz
±
1khz,通道间相位不一致性≤5
°
,动态范围：≥80db。本实施例中声纳接收信号放大调理单元采用连续的3个50路信号放大滤波电路。
34.声纳信号发射接收转换单元包括50通道收发切换继电器，继电器单通道和通道间收发隔离电压大于2000v，单路通过最大功率为3kw。
35.换能器匹配单元包括8路发射信号变压器，所述变压器变比1：4，具有8路发射信号变压器升压匹配功能，可传输脉冲功率最大5kw，连续功率最大2kw。
36.50通道基阵换能器阵源，包括50路收发换能器基阵、电缆、水密插头；工作频率：7khz
±
1khz，最大发射源级：不小于230db，绝缘电气性能：大于10kv。
37.处理单元采用高集成化的sopc fpga与多核dsp的架构。
38.存储单元为大容量硬盘，大容量硬盘存储能记录长达18天的水下50通道换能器接收的微弱信号原始数据或信号特征，存储介质采用m.2 nvme 1t容量硬盘，采用pciex4接口传输数据，高达400mb/s存储带宽。