声呐电子系统设计导论

目录
丛书前言
自序
第1章　声呐系统概述 1
1.1　声呐系统定义 2
1.2　声呐系统发展史 4
1.2.1　声呐技术发展 4
1.2.2　声呐电子系统发展 6
1.3　水声信号特点简述 9
第2章　声呐系统设计原理 13
2.1　声呐系统的战技指标 13
2.1.1　声呐主要战术指标 13
2.1.2　声呐主要技术指标 14
2.2　声呐系统分类 16
2.3　声呐方程分析 17
2.3.1　声呐方程参数 17
2.3.2　声呐方程定义 34
2.4　声呐系统主要技术参数 37
第3章　声呐信号产生与发射 41
3.1　声呐发射机 41
3.1.1　发射机构成 41
3.1.2　主要技术指标 42
3.1.3　功放电路分类 44
3.1.4　阻抗匹配 45
3.1.5　收发转换开关 49
3.2　常见声呐信号波形及特性分析 50
3.2.1　CW脉冲信号 50
3.2.2　CP脉冲信号 51
3.2.3　PRN脉冲信号 52
3.2.4　冲击信号 53
3.2.5　常见包络信号 54
3.2.6　模糊函数 56
3.3　声呐信号源设计与实例分析 60
3.3.1　线性信号波形产生 60
3.3.2　调制信号波形产生 62
3.4　声呐发射机设计与实例分析 68
3.4.1　线性功率放大电路 69
3.4.2　非线性功率放大电路 73
第4章　声呐接收信号调理 77
4.1　接收信号调理电路参数分析 77
4.1.1　滤波电路带宽分析 77
4.1.2　增益大小及范围分析 78
4.2　接收信号调理电路设计 82
4.2.1　输入阻抗匹配电路设计 82
4.2.2　滤波电路设计 82
4.2.3　固定增益放大电路设计 84
4.2.4　可控增益放大电路设计 86
4.3　接收电路设计与实例分析 87
4.3.1　滤波电路 87
4.3.2　固定增益放大电路 94
4.3.3　模拟混频电路 94
4.3.4　可变增益放大电路 101
第5章　信号采样 118
5.1　采样定理 118
5.1.1　采样信号表达 118
5.1.2　Nyquist采样 119
5.1.3　正交采样 120
5.1.4　欠采样 126
5.1.5　连续信号还原 128
5.1.6　采样频率选择分析 129
5.2　信号量化 131
5.2.1　量化噪声 132
5.2.2　饱和噪声 133
5.2.3　动态范围压缩 134
5.3　采样电路设计与实例分析 137
5.3.1　ADC简述 137
5.3.2　影响ADC选择的因素 138
5.3.3　声呐系统采样电路设计举例 139
第6章　基本声呐信号处理 159
6.1　时频域信号滤波处理 159
6.1.1　频域滤波器 159
6.1.2　时频域滤波器 160
6.1.3　时延滤波器 164
6.2　空域信号滤波处理 172
6.2.1　常规波束形成器 173
6.2.2　常规近场聚焦波束形成器 177
6.2.3　恒定束宽波束形成器 179
6.2.4　超波束形成器 190
6.3　辅助方法 202
6.3.1　二阶锥规划 203
6.3.2　多相滤波处理 206
6.4　基于FPGA的近场聚焦波束形成举例 215
6.5　声呐信号检测 219
6.5.1　典型主动声呐信号处理 220
6.5.2　典型被动声呐信号处理 225
第7章　并行信号处理平台 233
7.1　信号处理平台组成 233
7.2　组成要素简介 234
7.2.1　处理器 234
7.2.2　外设 237
7.2.3　存储器 237
7.2.4　板间总线 239
7.2.5　电源 244
7.2.6　时钟振荡器 245
7.3　信号处理平台设计与实例分析 246
7.3.1　指标要求 246
7.3.2　方案设计 247
7.3.3　电路实现 247
7.4　并行理论简介 253
7.4.1　基本概念 253
7.4.2　并行处理机和多处理机 256
7.4.3　并行处理平台加速比 258
7.5　并行处理平台设计与实例分析 259
7.5.1　系统组成及工作原理 259
7.5.2　并行处理平台设计 261
第8章　声呐信号模拟 268
8.1　声呐信号模拟基本概念 268
8.1.1　声呐系统模拟内容 268
8.1.2　声呐信号模拟器 269
8.1.3　典型声呐模拟系统 270
8.2　主动声呐信号模拟 271
8.2.1　要素分析 271
8.2.2　混响模拟理论 273
8.2.3　目标回波模拟 282
8.2.4　实例分析 282
8.3　被动声呐信号模拟 287
8.3.1　要素分析 287
8.3.2　典型目标辐射噪声模拟 289
8.3.3　环境噪声模拟 292
8.3.4　实例分析 293
8.4　声呐模拟器设计举例 297
8.4.1　主动声呐模拟器实例—多波束测深声呐模拟器 297
8.4.2　被动声呐模拟器实例—拖曳阵声呐信号模拟器 301
第9章　多波束测深声呐系统设计举例 305
9.1　多波束测深声呐工作原理 305
9.2　主流测深算法 305
9.2.1　幅度检测法 306
9.2.2　相位检测法 308
9.3　超宽覆盖多波束测深声呐设计实例 313
9.3.1　主要技术指标 313
9.3.2　超宽覆盖基阵技术 314
9.3.3　关键参数论证 317
9.4　系统分机实现 320
9.4.1　系统硬件组成 320
9.4.2　多通道发射机设计与实现 321
9.4.3　多通道模块化接收机设计与实现 326
9.4.4　多通道数据采集电路设计与实现 331
9.4.5　高速信号处理平台设计与实现 335
9.5　系统测试与试验 341
9.5.1　水池测试与联调 341
9.5.2　湖上试验验证 344
9.5.3　海上试验验证 346
参考文献 349