新型超声波探测系统电路设计提升水声引信抗干扰能力

本文主要探讨了水声引信新型近程超声波探测系统的电路设计，由南京理工大学机械工程学院的谭菊琴、陈荷娟等研究人员合作完成，论文基于中国科技论文在线发表。该系统的设计围绕三个关键部分展开：发射电路、信号处理电路和控制电路。 发射电路负责产生超声波信号，这是探测系统的基础，它需要设计出高效能且稳定的发射源，以便在水中有效地传递信号并探测目标。信号处理电路则是系统的核心，由于水下环境复杂，可能存在的多普勒频偏信号通常只有2到6个脉冲，这要求信号处理方法具有高精度和抗干扰能力。传统的二极管包络检波器由于惰性失真较大，无法满足这种需求。因此，作者创新性地利用CPLD（复杂可编程逻辑器件）设计了一种计数检波器。计数检波器通过在1ms的时间窗口内统计输入信号的脉冲数量，有效地区分干扰脉冲和回波信号，实现了双重功能——检波和滤波，显著提升了电路的抗干扰性能。 控制电路负责系统的整体协调和响应，确保各个部分能够按照预定的策略执行任务。它可能包括信号处理电路的时序控制、计数检波器的操作模式切换以及与外部设备的接口等。在设计过程中，作者借助Xilinx Foundation Series软件平台进行了电路的仿真，以验证理论设计的有效性和性能。 论文的关键研究内容还包括混频技术，这是一种将不同频率信号合并的技术，有助于提高接收信号的清晰度。滤波技术在此同样重要，通过去除噪声和不必要的信号，确保探测系统的准确性和可靠性。检波是信号处理的第一步，通过计数检波器的创新设计，提高了系统对微弱回波信号的敏感性和识别能力。 最后，作者通过水中静态试验来评估超声波探测系统电路的实际工作效果，这是一项实证性的验证，对于确保电路在实际应用中的性能至关重要。这篇论文深入探讨了在水声环境下如何设计出具有高抗干扰性能和精确度的引信超声波探测系统，为相关领域的研究和实践提供了有价值的技术支持。