相控阵技术介绍 ppt课件
- 格式:ppt
- 大小:5.36 MB
- 文档页数:69
相控阵超声换能器结构与聚焦算法1、相控阵换能器结构相控阵超声的特点是通过软件输入波束参数,如角度、焦距、焦点尺寸等来产生超声波束。
焦点规则指计算机运算法则,定义参数分配给晶片组合,从而提供一个特殊的波束形状。
这些参数包括应用电压的振幅,激发序列和不同晶片激发的延迟时间。
我们采用了由64晶片组成的直线型阵列形式(如图1所示,为了画图清楚图中只画出10晶片),来完成声束的动态扫描和动态聚焦,如图2所示。
图1 直线形阵列图2 相控晶体动态聚焦和动态扫描2、相控阵超声换能器聚焦偏转特性2.1电控偏转特性偏转特性是通过相邻阵元的等时差来实现的,偏转角与两晶片之间时间差的数学关系为:θ=sin-1(c/d*τ)其中:c 为介质的速度;d 为两晶片之间中心距离; τ为两晶片间时间差。
发射偏角、接收偏角是通过发射延时电路和接收延时电路通过等时间差的方法实现了发射偏转和接收偏转。
图3 电控偏转角特性图2.2电控聚焦特性应用相控技术,对线阵探头各阵元提供按二次曲线规律延时的激励,使超声场区合成波阵面呈二次曲线凹面,从而实现波束聚焦。
聚焦特性是表征发射声束在某距离收敛范围的几何尺寸,它直接影响检测缺陷的灵敏度分辨率和检测区域大小的关键,通过研究阵元之间的时间差与焦点位置、焦柱的几何尺寸之间的关系来确定聚焦的特性。
设相邻阵元中心距为d,焦距为F,1、2号阵元距线阵中心距离分别为L1、L2,则1、2号阵元的声程差为ΔS=(F2+L12)-1/2-(F2+L22)-1/2由此可求得1、2号振元的相差延时量为:τ1=ΔS/C应用上式,可以求得各阵元间声程差和相差延时量,当给定焦距,只要使各激励脉冲分别经过不同延时量,便可实现定点电控聚焦。
由于超声发射采用电控聚焦,各阵元接收的反射回波亦有相应的相位差,为使这些回波能再接收中同相合成,显然也需要对各阵元所接收到的回波信号给予延时补偿,因此,在接收回路,也要和发射电路一样,设置延时,并使各线的延时与发射延时相等。
contents •相控阵技术概述•相控阵基本原理•相控阵系统组成及功能•相控阵关键技术分析•相控阵性能指标评价方法•相控阵技术应用案例分享目录定义与发展历程定义发展历程应用领域及现状应用领域现状相控阵技术将实现更多功能,如同时实现通信和雷达探测等。
多功能化智能化高集成度拓展应用领域引入人工智能和机器学习等技术,实现自适应波束形成和智能信号处理。
采用先进的微纳加工技术和集成电路设计技术,实现相控阵天线的高集成度和低成本。
探索相控阵技术在5G/6G 通信、智能交通、物联网等新兴领域的应用。
未来发展趋势阵列天线基本原理010203天线阵列概念阵列因子波束指向性波束形成与扫描原理波束形成波束扫描数字波束形成(DBF)信号处理与接收原理信号接收与处理流程包括信号接收、下变频、模数转换(ADC)、数字信号处理(DSP)等步骤,实现对回波信号的提取、分析和目标检测。
多普勒效应与动目标检测利用多普勒效应对运动目标进行检测和测速,通过分析回波信号的多普勒频率实现目标运动参数的提取。
杂波抑制与干扰对抗采用空域滤波、时域滤波等技术抑制杂波干扰,提高雷达系统的抗干扰能力和目标检测性能。
1 2 3发射机移相器发射天线接收机移相器接收天线波控器根据目标位置和速度信息,计算波束指向和波束形状,并生成相应的控制指令。
电源控制器为各子系统提供稳定的电源供应,确保系统正常工作。
故障诊断与处理模块实时监测系统运行状态,对故障进行诊断和处理,确保系统稳定性和可靠性。
通信接口与外部设备进行通信,接收控制指令并发送状态信息。
阵列天线设计技术阵列天线构型设计01阵列单元设计02馈电网络设计03波束形成算法设计技术波束指向控制算法通过改变阵列天线各单元的幅度和相位,实现波束的指向控制。
波束形状优化算法根据应用场景需求,优化波束形状以提高系统性能。
自适应波束形成算法利用现代信号处理技术,实现波束的自适应调整以应对复杂电磁环境。
信号处理技术信号检测与估计对接收信号进行检测、参数估计等处理,为后续信号处理提供基础数据。