基于FPGA的拖曳線列陣數字化多功能前端設計與實現(xiàn).pdf

1、拖曳線列陣技術在圍繞海洋的科學研究、資源開發(fā)、工程建設以及軍事等方面的應用非常廣泛。本論文是針對拖曳線列陣技術在水聲工程領域的相關應用所開展的研究工作。在水聲工程領域，一般而言拖曳線列陣是拖曳在母船或水下航行體上，母船或水下航行體是它的載體。拖曳線列陣通過集成在其拖曳線纜上的各種水聲傳感器，能對水下聲環(huán)境進行探測。本論文介紹的是一種拖曳在水下航行體上的線列陣，航行體在水下航行過程，將線列陣拖曳在水下，能接收水下聲信號并通過拖曳線纜傳送到

2、水下航行體上，同時水下航行體也能通過拖曳線列陣發(fā)射聲信號，拖曳線列陣在它的載體上有特定的適裝環(huán)境和使用環(huán)境要求。因此，在拖曳線列陣的技術設計工作中就需要考慮一些問題，例如：拖曳線列陣的使用方便性、可靠性、環(huán)境適應性、可維護性、電磁兼容性以及與載體之間的聯(lián)合調試檢查方法等等。而前端是拖曳線列陣上唯一的電路部件，這些問題的解決就必須與前端的技術設計及工程實現(xiàn)相結合。
　　一般而言，安裝在拖曳線列陣上的前端其主要功能是對接收到的聲信號進

3、行放大、抗混疊濾波和數字化傳輸。而本文所介紹的這種拖曳線列陣前端是以解決一定的工程應用問題為目的，在傳統(tǒng)拖曳線列陣前端技術基礎上進行的創(chuàng)新設計。它是一種基于 FPGA的拖曳線列陣數字化多功能前端，與傳統(tǒng)的拖曳線列陣前端相比，除具備上述基本功能之外，還具有以下特點：
　　a)能對集成在拖曳線列陣線纜上的換能器進行在線技術狀態(tài)監(jiān)測；
　　b)無需外部調試檢查設備，能實現(xiàn)拖曳線列陣與載體之間的聯(lián)合調試檢查；
　　c)能對拖曳

4、線列陣的水聲信號接收和發(fā)射信道特性進行自適應匹配；
　　d)能對曳線列陣進行上電自檢；
　　e)拖曳線列陣與載體之間可自適應匹配，不需一一配對使用。
　　眾所周知，拖曳線列陣在儲存、運輸和使用過程中易損、易耗，上述針對拖曳線列陣前端的創(chuàng)新設計不僅使得拖曳線列陣在使用過程中的技術準備時間大大縮短，工作可靠性得到極大提升，也可使得拖曳線列陣日常的檢修、維護和保養(yǎng)工作效率大大提高。
　　本文介紹的這種基于 FPGA的拖

5、曳線列陣數字化多功能前端的設計與實現(xiàn)是在對以下技術進行研究與分析的基礎上開展的。
　　a)基于拖曳線列陣的數字信號傳輸技術；
　　b)智能儀器檢測技術；
　　c)遠距離點對點通信接口技術；
　　d)水聲換能器技術；
　　e)水聲數字信號處理技術；
　　f) FPGA設計與應用技術。
　　在此基礎上根據該拖曳線列陣前端的具體功能需求，設計具體的解決方案，并開展相關的技術設計工作，最終在工程應用中實