聲呐電子系統設計導論(簡體書)
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《聲吶電子系統設計導論》回顧了國內外聲吶技術和聲吶系統的發展歷程,闡述了聲吶系統戰技指標,分析了聲吶方程和聲吶系統組成要素,剖析了聲吶信號產生與發射、接收調理、采樣、並行信號處理、環境模擬等電路的工作原理、相關理論技術和工程實現要素,列舉了聲吶系統中典型的時域、頻域與空域濾波算法以及主、被動聲吶信號基本檢測算法。《聲吶電子系統設計導論》給出了翔實的科研案例,向讀者展示聲吶電子系統實現的軟硬件方案,從理論、技術、實現、測試及應用等方面全方位、全鏈條貫通示範聲吶電子系統設計過程。

目次

目錄
叢書前言
自序
第1章 聲吶系統概述 1
1.1 聲吶系統定義 2
1.2 聲吶系統發展史 4
1.2.1 聲吶技術發展 4
1.2.2 聲吶電子系統發展 6
1.3 水聲信號特點簡述 9
第2章 聲吶系統設計原理 13
2.1 聲吶系統的戰技指標 13
2.1.1 聲吶主要戰術指標 13
2.1.2 聲吶主要技術指標 14
2.2 聲吶系統分類 16
2.3 聲吶方程分析 17
2.3.1 聲吶方程參數 17
2.3.2 聲吶方程定義 34
2.4 聲吶系統主要技術參數 37
第3章 聲吶信號產生與發射 41
3.1 聲吶發射機 41
3.1.1 發射機構成 41
3.1.2 主要技術指標 42
3.1.3 功放電路分類 44
3.1.4 阻抗匹配 45
3.1.5 收發轉換開關 49
3.2 常見聲吶信號波形及特性分析 50
3.2.1 CW脈衝信號 50
3.2.2 CP脈衝信號 51
3.2.3 PRN脈衝信號 52
3.2.4 衝擊信號 53
3.2.5 常見包絡信號 54
3.2.6 模糊函數 56
3.3 聲吶信號源設計與實例分析 60
3.3.1 線性信號波形產生 60
3.3.2 調制信號波形產生 62
3.4 聲吶發射機設計與實例分析 68
3.4.1 線性功率放大電路 69
3.4.2 非線性功率放大電路 73
第4章 聲吶接收信號調理 77
4.1 接收信號調理電路參數分析 77
4.1.1 濾波電路帶寬分析 77
4.1.2 增益大小及範圍分析 78
4.2 接收信號調理電路設計 82
4.2.1 輸入阻抗匹配電路設計 82
4.2.2 濾波電路設計 82
4.2.3 固定增益放大電路設計 84
4.2.4 可控增益放大電路設計 86
4.3 接收電路設計與實例分析 87
4.3.1 濾波電路 87
4.3.2 固定增益放大電路 94
4.3.3 模擬混頻電路 94
4.3.4 可變增益放大電路 101
第5章 信號采樣 118
5.1 采樣定理 118
5.1.1 采樣信號表達 118
5.1.2 Nyquist采樣 119
5.1.3 正交采樣 120
5.1.4 欠采樣 126
5.1.5 連續信號還原 128
5.1.6 采樣頻率選擇分析 129
5.2 信號量化 131
5.2.1 量化噪聲 132
5.2.2 飽和噪聲 133
5.2.3 動態範圍壓縮 134
5.3 采樣電路設計與實例分析 137
5.3.1 ADC簡述 137
5.3.2 影響ADC選擇的因素 138
5.3.3 聲吶系統采樣電路設計舉例 139
第6章 基本聲吶信號處理 159
6.1 時頻域信號濾波處理 159
6.1.1 頻域濾波器 159
6.1.2 時頻域濾波器 160
6.1.3 時延濾波器 164
6.2 空域信號濾波處理 172
6.2.1 常規波束形成器 173
6.2.2 常規近場聚焦波束形成器 177
6.2.3 恒定束寬波束形成器 179
6.2.4 超波束形成器 190
6.3 輔助方法 202
6.3.1 二階錐規劃 203
6.3.2 多相濾波處理 206
6.4 基於FPGA的近場聚焦波束形成舉例 215
6.5 聲吶信號檢測 219
6.5.1 典型主動聲吶信號處理 220
6.5.2 典型被動聲吶信號處理 225
第7章 並行信號處理平臺 233
7.1 信號處理平臺組成 233
7.2 組成要素簡介 234
7.2.1 處理器 234
7.2.2 外設 237
7.2.3 存儲器 237
7.2.4 板間總線 239
7.2.5 電源 244
7.2.6 時鐘振蕩器 245
7.3 信號處理平臺設計與實例分析 246
7.3.1 指標要求 246
7.3.2 方案設計 247
7.3.3 電路實現 247
7.4 並行理論簡介 253
7.4.1 基本概念 253
7.4.2 並行處理機和多處理機 256
7.4.3 並行處理平臺加速比 258
7.5 並行處理平臺設計與實例分析 259
7.5.1 系統組成及工作原理 259
7.5.2 並行處理平臺設計 261
第8章 聲吶信號模擬 268
8.1 聲吶信號模擬基本概念 268
8.1.1 聲吶系統模擬內容 268
8.1.2 聲吶信號模擬器 269
8.1.3 典型聲吶模擬系統 270
8.2 主動聲吶信號模擬 271
8.2.1 要素分析 271
8.2.2 混響模擬理論 273
8.2.3 目標回波模擬 282
8.2.4 實例分析 282
8.3 被動聲吶信號模擬 287
8.3.1 要素分析 287
8.3.2 典型目標輻射噪聲模擬 289
8.3.3 環境噪聲模擬 292
8.3.4 實例分析 293
8.4 聲吶模擬器設計舉例 297
8.4.1 主動聲吶模擬器實例—多波束測深聲吶模擬器 297
8.4.2 被動聲吶模擬器實例—拖曳陣聲吶信號模擬器 301
第9章 多波束測深聲吶系統設計舉例 305
9.1 多波束測深聲吶工作原理 305
9.2 主流測深算法 305
9.2.1 幅度檢測法 306
9.2.2 相位檢測法 308
9.3 超寬覆蓋多波束測深聲吶設計實例 313
9.3.1 主要技術指標 313
9.3.2 超寬覆蓋基陣技術 314
9.3.3 關鍵參數論證 317
9.4 系統分機實現 320
9.4.1 系統硬件組成 320
9.4.2 多通道發射機設計與實現 321
9.4.3 多通道模塊化接收機設計與實現 326
9.4.4 多通道數據采集電路設計與實現 331
9.4.5 高速信號處理平臺設計與實現 335
9.5 系統測試與試驗 341
9.5.1 水池測試與聯調 341
9.5.2 湖上試驗驗證 344
9.5.3 海上試驗驗證 346
參考文獻 349

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