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本知识点主要介绍声纳接收机的组成和几个主要的技术指标。


下一节:7.2.2 学习课件

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7.2.1 学习视频课程教案、知识点、字幕

大家好

本次课我们来学习声纳接收机

主要学习接收机的组成

和主要技术指标

首先学习接收机的组成

声纳接收机的任务是

接收和处理来自接收基阵的信号

并将处理结果送至终端显示器

供操作员观察

或送至检测判决器进行自动判决

所谓处理就是把混杂在

各种干扰背景中有用的微弱信号

通常信噪比小于1

采用频域 时域或空间等处理

以利于对目标的探测 分析和识别

图示为早期听觉指示声纳接收机

这种直接放大式接收

电路简单

工作可靠

利用人耳具有高灵敏度判断目标

的能力确定目标的有无

对于有经验的声纳员来说

还可以判断目标的类型

所以听觉指示至今为大多数

现代声纳接收机系统所保留

其缺点是精度低

完全依赖于声纳员的听觉能力

后来发展成相位法测向

视觉指示

如图所示

随着声纳技术的发展

尤其是电子技术

数字技术

计算机技术以及

信号处理技术的发展

声纳接收系统也变得越来越复杂

可以把它统称为水声信号处理机

图示为一个典型的

声纳信号接收机框图

整个接收系统把基阵

每个水听器单元所接收的

信号与噪声所组成的波形

处理成适合于声纳员判断的形式

其中波束形成器可以放在

动态压缩和归一化之前

也可放在其后

我们以前者为例

接收基阵和发射机的相应部分相似

实际上两个基阵是同一基阵

唯一的差别是发射的时候

为了得到最大的发射能量

波束形成器一般不作加权处理

而在接收时

为了抑制旁瓣和获得最大的

方向性指向

一般都要做加权处理

为了给信号处理作准备

接收到的波形要经过前置放大

预处理滤波器

并进行动态压缩和归一化等处理

其与信号处理器的共同作用就是

把接收到的信号进行加工

并以适当的“视觉”

或“听觉”显示出来

或送给计算机进行判决

信号处理器一般是在一定的判决准则下

对信号进行匹配滤波

或者是相关等处理

程序控制是为了同步和自适应

从目前声纳系统所采用的接收模型来看

我们可以把其接收形式分为单波束接收

扫描接收和预形成多波束接收等方式

具体内容在波束形成部分

进行过详细学习

这里不再赘述

接下来我们学习其主要技术指标

首先来看接收机的总放大倍数

定义为接收机输出的有用信号电压

与输入最小信号电压的比值

再来看接收机的灵敏度

是指接收机能正常工作时

允许的输入端最小信号

表示接收机接收微弱信号的能力

这个能力一方面取决于系统的放大倍数

另一方面决定于输入端的噪声大小

和接收机的处理增益

其中

处理增益是指接收机输出信噪比

相对于输入信噪比提高的倍数

输入噪声越小

处理增益越大

允许的放大倍数越大

则说明接收机处理能力强

那么接收机能够正常工作的

最小信号就可以越小

即灵敏度越高

相同的发射声源级条件下

接收机灵敏度越高的声纳

其作用距离就越远

由于噪声总是不可避免的存在

因此在声纳中

我们常用信噪比来描述声纳的性能

因此有检测阈的概念

其定义为对于预定置信级下

接收机输入端

所需要的最小信号噪声比

也就是说

声纳接收机刚好能够完成

某项职能时对输入信噪比的最低要求

在声纳方程中

我们使用的就是检测阈

关于置信级的概念

我们后续会给大家详细的讲解

通频带又称3dB带宽

是指接收机选择放大的频率范围

如图所示

在这个频率范围内的信号

能够得到有效的放大

而在这之外放大倍数将急剧下降

接收机通频带影响信噪比

通频带太宽进入的噪声能量就增大

太窄接收到的信号能量要减少

因此要适当地进行选取

动态范围指接收机能

正常工作的输入信号的变化范围

其下限受接收机灵敏度的限制

上限则受到放大器过载饱和

和波形非线性失真规定值的限制

而失真度失真包括线性失真

和非线性失真两种

线性失真程度可以用

幅度-频率特性曲线

和相位-频率特性曲线来表示

非线性失真则由于

接收机中出现了非线性现象

例如限幅等

而产生了不需要的频率分量

从而使波形产生畸变

除此之外

系统的抗干扰能力

可靠性 维修性 工作环境

质量 造价 耗电等等

也是很重要的指标

这里就不一一赘述

需要强调的是这些指标不是孤立的

而是彼此有关

互相制约的

小结

本次课首先学习了声纳接收机的组成

包括波束形成器

动态范围压缩和归一化

放大 滤波 信号处理器等

然后学习了声纳接收机的主要技术指标

包括灵敏度 检测阈

通频带 动态范围和失真度等

本次课就学到这里

再见

声纳技术课程列表:

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- 人民海军71周年宣传视频

第一章 绪论

-学习本课程的参考书目和其它资源

-课程知识图谱

-1.1 从美人鱼看什么是声纳

--1.1.1 学习视频

--1.1.2 学习课件

--1.1.3 本节小测验

-1.2 声纳的发展简史

--1.2.1 学习视频

--1.2.2 学习课件

--1.2.3 本节小测验

-【院士论坛】李启虎:声呐技术助推海洋强国梦

-【必须要面对的问题】“纳”还是“呐”

-1.3 从一艘潜艇看声纳的分类

--1.3.1 学习视频

--1.3.2 学习课件

--1.3.3 本节小测验

-1.4 声纳方程

--1.4.1 学习视频

--1.4.2 学习课件

--1.4.3 本章小测验

--【学习小窍门】声纳参数的记忆方法

-【选学内容】声纳方程复习视频

-1.5 声纳系统的战术和技术指标

--1.5.1 学习视频

-教材电子版

-【讨论】声纳的应用和发展

-【拓展讨论】水下通信

-【好文分享】反水下作战技术发展浅析——科学总在不断进步中

第二章 主动声纳信号

-2.1 初识声纳信号

--2.1.1 学习视频

--2.1.2 学习课件

--2.1.3 本节小测验

--【讨论】声纳和雷达

-2.2 主动声纳信号的描述

--2.2.1 学习视频

--2.2.2 学习课件

--2.2.3 本节小测验

--【 补充资料】关于傅里叶变换的“神解释”

-2.3 从汽笛声看多普勒频移

--2.3.1 学习视频

--2.3.2 学习课件

--2.3.3 本节小测验

--【讨论】多普勒的应用

-2.4 从分辨力的角度看模糊函数

--2.4.1 学习视频

--2.4.2 学习课件

--2.4.3 本节小测验

-2.5 常用主动声纳信号之CW信号分析

--2.5.1 学习视频

--2.5.2 学习课件

--2.5.3本节小测验

-2.6 常用主动声纳信号之LFM信号分析

--2.6.1 学习视频

--2.6.2 学习课件

--2.6.3 本节小测验

-【补充讲解】双曲线调频信号

-教材电子版

-【学习资料】本章知识导图

-【人物故事】傅里叶的坎坷人生——坚持成就梦想

第三章 声纳定向技术

-3.1 振幅测向——最大值测向

--3.1.1 学习视频

--3.1.2 学习课件

--3.1.3 本节小测验

--【讨论】最大值测向的应用

-3.2 振幅测向——振幅差值法测向

--3.2.1 学习视频

--3.2.2 学习课件

--3.2.3 本节小测验

-3.3 相位法测向

--3.3.1 学习视频

--3.3.2 学习课件

--3.3.3 本节小测验

--【讨论】二元测向的应用

-3.4 相位法测向的多值性问题

--3.4.1 学习视频

--3.4.2 学习课件

--3.4.3 本节小测验

-教材电子版

第四章 声纳的波束形成技术

-4.1 从手电筒操作看波束形成的原理

--4.1.1 学习视频

--4.1.2 学习课件

--4.1.3 本节小测验

-4.2 加权和加档

--4.2.1 学习视频

--4.2.2 学习课件

--4.2.3 本节小测验

-4.3 直线单波束的指向性

--4.3.1 学习视频

--4.3.2 学习课件

--4.3.3 本节小测验

-4.4 直线多波束的相关问题

--4.4.1 学习视频

--4.4.2 学习课件

--4.4.3 本节小测验

-4.5 波束形成器

--4.5.1 学习视频

--4.5.2 学习课件

--4.5.3 本节小测验

--补充讲解-波束形成器

-教材电子版

-【补充学习资料】学员作业展示

-【网红小课堂】李永乐老师讲压电效应

-【看视频答问题】请解释一下视频中的问题答案

第五章 声纳测距技术

-5.1 测距导语

--5.1.1 学习视频

--5.1.2 学习课件

--5.1.3 本节小测验

-5.2 脉冲测距法

--5.2.1 学习视频

--5.2.2 学习课件

--5.2.3 本节小测验

--【讨论】长脉冲or短脉冲?

-5.3 调频信号测距法

--5.3.1 学习视频

--5.3.2 本节课件

--5.3.3 本节小测验

-5.4 调频信号测距法——动目标测距

--5.4.1 学习视频

--5.4.2 学习课件

--5.4.3 本节小测验

-5.5 潜艇侧面为什么有三个阵

--5.5.1 学习视频

--5.5.2 学习课件

--5.5.3 本节小测验

-【选学内容】5.6相位测距法

--5.1.1 学习视频

--5.6.2 学习课件

-教材电子版

第六章 声纳测速技术

-6.1 测速导语

--6.1.1 学习视频

--6.1.2 学习课件

--6.1.3 本节小测验

-6.2 矢量速度的测量

--6.2.1 学习视频

--6.2.2 学习课件

--6.2.3 本节小测验

--【讨论】位变率法的应用

-6.3 又见脉冲——脉冲测速法

--6.3.1 学习视频

--6.3.2 本节课件

--6.3.3 本节小测验

--补充讲解——三种测速方法对比

-6.4 目标多普勒测速法

--6.4.1 学习视频

--6.4.2 本节课件

--6.4.3 本节小测验

-6.5 本舰多普勒测速法——基本原理和发射波形

--6.5.1 学习视频

--6.5.2 本节课件

--6.5.3 本节小测验

-6.6 【选学内容】本舰多普勒测速法——误差分析

--6.6.1 学习视频

--6.6.3 本节小测验

--6.6.2 本节课件

-6.7 相关测速

--6.7.1 学习视频

--6.7.2 学习课件

--6.7.3 本节小测验

-教材电子版

第七章 声纳信号的发送与接收

-7.1 声纳发射机

--7.1.1 学习视频

--7.1.2 学习课件

--7.1.3 本节小测验

-7.2 声纳接收机

--7.2.1 学习视频

--7.2.2 学习课件

--7.2.3 本节小测验

-7.3 设备会说谎吗?

--7.3.1 学习视频

--7.3.2 学习课件

--7.3.3 本节小测验

-7.4 相控发射

--7.4.1 学习视频

--7.4.2 学习课件

--7.4.3 本节小测验

--【讨论】相控雷达和相控声纳

-【选学内容】7.5 匹配滤波器的原理

--7.5.1 学习视频

--7.5.2 学习课件

-【选学内容】7.6 主动声纳信号的匹配滤波

--7.6.1 学习视频

--7.6.2 学习课件

-教材电子版——声纳信号的发射与接收部分

-教材电子版——声纳信号处理部分

第八章 航空声纳系统

-8.1 航空声纳浮标系统

--8.1.1 学习视频

--8.1.2 学习课件

--8.1.3 本节小测验

--【装备发展】——美国声纳浮标装备的前世今生

-8.2 航空吊放声纳系统

--8.2.1 学习视频

--8.2.2 学习课件

--8.2.3 本节小测验

-【好文分享】直-9反潜直升机及发展

-【拓展讨论】航空反潜的手段

说出你的想法

-思政讨论:“无暇号”和中国渔船

视频资料分享与学生视频介绍展示

-视频1——声纳浮标的工作过程

-视频2——二战反潜

-视频3——P-8A介绍

-向自己的家人介绍声纳系统——小猪佩奇版

-向自己的家长介绍声纳系统——萌宠提问版

-向自己的家人介绍声纳系统——亲子感动版

-向自己的家人介绍声纳系统——家有乌龟版

-向自己的家人介绍声纳系统——人工智能对话版

-向自己的家人介绍声纳系统——妈妈给我当学生

期末考试

-期末考试

7.2.1 学习视频笔记与讨论

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