声纳技术实验报告实验二---

实验 2：均匀间距线列阵指向性图

姓 名：

班 级： 20100513 学 号：

2013年4月17日

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1.实验目的

通过本实验的学习，使学生加深对《声纳技术》中基阵自然指向性概念的理解，学会分析基阵自然指向性如何评价、与哪些参数有关系，为今后声纳信号处理中波束形成的学习奠定基础

2.基本原理

均匀间距线列阵的指向性函数表达式如下：

其中， f 表示信号频率，𝜃 表示基阵响应信号的方位，N 表示基阵的阵元个数，d 表示阵元间距，c表示声传播速度， 𝜃0 表示各阵元间插入的相移。

3.实验内容

3.1实验条件：

（1）画出均匀间距线列阵的自然指向性图，分析主波束宽度、第一副极大位置、第一副极大级、零点个数，与理论值比较；

参数：阵元数为 30，阵元间距为半波长，信号中心频率为f =1.5kHz，声速为c =1500 m/s 。

（2）分析均匀间距线列阵指向性图的性能与各参数的关系。

波束宽度、极大值之间零点个数及零点间隔与线列阵阵元数的关系，与理 论值是否一致；

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中心非模糊扇面宽度与阵元间距的关系；中心非模糊扇面内的波束数与阵元数的关系，与阵元间距的关系。

（3）通过理论计算阵元间距为d=/3，中心频率分别为f =1kHz和f=100kHz时主瓣宽度均为 20 度的参数，并画出指向性图，分析其差别。

4.实验结果及数据分析

理论上两个极大值之间有N-1个零点，画出来的图也是有29个零点。（N=30）经分析主波束宽度、第一副极大位置、第一副极大级与理论值是一样的。

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经分析主波束宽度与理论是一样的，但是第一副极大位置、第一副极大级与理论值是不一样的；理论上两个极大值之间有N-1个零点，但是画出来的图只有

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11个零点。但是当d为半波长时零点为N-1个，这个原因没能解决。

5.结论

本实验中，通过MATLAB建立了基阵自然指向性的模型，我得到了关于基阵自然指向性特点的结论。我发现当基元间距为半个波长时，两个极大值之间有N-1个零点，而且主波束宽度、第一副极大位置、第一副极大级与理论是一样的。但是当规定基元间距为三分之一个波长时，这个结论就不对了，画出的图像中，没有N-1个零点，第一副极大位置、第一副极大级与理论也不一样。

不仅如此，仅仅改变基元间距时也会使图像中两个极大值之间有的零点个数发生改变，这与理论不一致。

6.总结及心得体会

通过此次实验，加深了对声纳技术课程中基阵自然指向性的理解，对于以后的深入学习起到了很大的帮助作用。实验中改变参数使得我对于实际工作中的具体指标要求有了一定的认识，建立了实验分析的环境考虑思想。在以后的实验中会相对的时时考虑实验的环境条件对系统的影响。MATLAB软件的运用使得我掌握了一门实验工具，对于以后的实验工作起到的至关重要的作用。

7.对本实验过程及方法、手段的改进建议

实验中应该还可以考虑其他因素，比如如果是已知的无规则阵型的基阵，如何画指向性图。

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