第十九章 建立声波水中传讯系统

每天四个小时,用于学习海洋各类知识,许多验算,计算都在脑中进行,一些数据量大的计算他立刻用电脑进行。

海洋十分巨大,海洋有关的知识更是海量,仅与水中通讯有关的知识就让张冲志感到头大。

平常感到知识面很广,什么都有种胸有成竹之感,可真正接触这水中通讯后,要具体解决问题,立刻又认识到还有许多知识要学,只好端正心态,开足马力狂学起来。

声波在水下有着良好的传播性能,频率范围在1赫兹到5万赫兹之间,随着频率升高,声波在水中衰减系数迅速增加,从10-4dB/m到10-2dB/之间,相差100倍,即两个数量级。

可是频率越低在单位时间内传播的信息越少,如果用1赫兹的声波传递一张图像,数天时间也传不完。

近距离通信频率可达几百KHz,到了几十至100公里距离间通信时,可用带宽不足1千赫兹。

海洋噪声严重影响着水声通信系统的性能,噪声源主要有潮汐、洋流、海面波浪、地震活动、生物群体和交通航运等。

除了有限带宽和较高海洋环境噪声外,复杂多变的多径效应也是主要因素之一,多径效应主要是由水面和海底的反射造成的,是指由于一个声源信号从不同的方向以不同的路径到达接收端,接收信号表现为发射信号不同的延时、不同相位、不同幅度的叠加,信道在时域的时延扩散会引起频域的频率选择性哀落。

空间选择性哀落也影响声波,因为在不同的地点与空间位置的衰落特性不一样,也就是说,接收信号的强度和相位与接收阵元的位置有关。

由于声速在水中传播速度仅有1530m/秒,收发平台之间的相对运动和海洋环境的起伏都会造成多普勒效应。如,当通信双方以30m/s的速度做相对运动时,在水中声波的多普勒相对频移就有30/1500=2%,这已经影响很大了。

海水介质的随机不均性,海洋中的声场也是随机起伏的,这种效应也会影响水声通信的性能。

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