相干多途信道信道的系统函数

相干多途信道信道的系统函数第一页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道的系统函数从通信的观点,海洋可以看作一个滤波器

*能量变换—多途传播的能量主要是相干的

*波形变换水声信号处理中参数的选取应结合信道特性声纳的性能是设备、信号和信道联合决定的

确定性变换—波形畸变随机性变换—信息损失第二页，共十六页，2022年，8月28日信道的系统函数声源接收器第三页，共十六页，2022年，8月28日描述系统的方法时域法:冲激响应函数在输入端加一脉冲,网络的输出波形就被称为冲激响应函数,记为;频域法:频率响应函数在输入端加一谐和信号,网络的输出波形就被称为冲激响应函数,记为.信道的系统函数第四页，共十六页，2022年，8月28日两者互为傅立叶变换:第五页，共十六页，2022年，8月28日叠加原理若输入信号为时，则系统对应的输出为；当输入波形为时，叠加原理认为网络的输出为：由函数知，一个任意函数可以表示为：第六页，共十六页，2022年，8月28日对于一个线性网络，输入信号为时，网络输出为，则由叠加原理可以知，当输入为时网络的输出为：（1）当输入为谐和信号时：由传输函数定义（1）式又可以写成：第七页，共十六页，2022年，8月28日可见冲激响应和频域响应互为傅立叶变换（1）式经傅立叶变换后又可以写为：等式的左边是信号的输出频谱；等式右边分别是输入信号的频谱和系统的频域响应上式消去相同项可证得：第八页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道的定义介质和边界都是时不变的;声源和接收器的位置也是确定的;从声源发出的信号沿各种不同的途径到达接收点，它们相互干涉叠加，从而产生复杂的空间干涉图案和复杂的滤波特性，接收信道因而产生畸变而和发射波形有重大区别。一般来说，相干多途信道可以用时变空变的滤波器来描述,但大多数情况下可以看作时不变的滤波器。第九页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道的系统函数声源接收器第十页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道的系统函数射线声学几点假设信号从声源出发沿不同途径到达接收点；沿不同途径到达的信号相互独立变化，有自己的幅度变化和时延；忽略介质吸收的频率特性，无频散效应；沿每个单独传播途径的声信号在传播途径中波形不变。则冲激函数为：第十一页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道第十二页，共十六页，2022年，8月28日对前面的信道冲激响应信道函数做傅立叶变换可以得到：下图给出了有八个途径对声场有贡献时候的深海声道情况：上图幅频特性，下图相频特性由图可知，信道很像一个梳状滤波器，有‘通带’和‘止带’，频带大约1Hz。传输函数的相频特性不是线性的，所以信号波形在传播中发生变化。第十三页，共十六页，2022年，8月28日右侧上图是海深100m，传播距离10KM的均匀浅海信道的传输函数，下图为副梯度下的传输函数

上图可以看出，均匀水层的浅海声道的子带通带宽度较宽有100~300Hz的宽度，而副梯度水层只有几十Hz。与深海信道相比较可知，水层越薄，平均子通带的宽度就相应的增加。第十四页，共十六页，2022年，8月28日相干多途信道的系统函数相干多途信道是一“梳状滤波器”系统函数对环境的敏感次序：铅直位置变化水层厚度变化水平位置变化水层中声速变化第十五页，共十六页，2022年，8月28日结论相干多途信道的系统函数对于环境参数的变化