Хочу построить фазированную антенную решетку на ультразвуковых датчиках (для работы в воздухе).
Тлоько вот незадача, даже на 40кГц длина волны уже такая что в точках четверти волны их уже не расставишь (или в произвольном расстоянии длины волны). Думаю, правомерным будет задерживание сигнала прапорциональное излишнему расстоянию с целью компенсации фазы (наверное так везде и делают). В связи с этим, у меня закралась такая идея (имея решетку, например, 15Х15 датчиков): после излучения импульса (предполагая что дальность до поверхности примерно известна) записываю показания каждого из датчиков определенное время, после этого сдвигая показания определенных датчиков и суммируя их смогу сканировать или рассматривать нужные углы.

Еще, как думаете, имеется хоть какой то смысл в применении ЛЧМ импульсов для ультразвуковых датчиков?

Для информации - решетка из микрофонов так и называется - МР. Методов управления решетками существует, по большому счету, только 2 - временнОй и фазовый. Для цифровой обработки подходят оба, но временнОй в целом более предпочтителен. Создание решетки Вашего объема представляет собой довольно непростую задачу - нужен 225-канальный АЦП, впрочем, если полоса принимаемого сигнала узкая, АЦП может быть относительно медленным (субдискретизация). Далее нужен мощный вычислитель - для хорошего углового разрешения потребуется вносить задержки, не кратные целому числу периода выборок, при этом не обойтись без интерполяции. Интерполяция необходима также при использовании многоканального АЦП - для искусственного совмещения моментов выборок. Расстояние между датчиками должно быть меньше длины волны - иначе возникает труднопреодолимая неоднозначность, которая может быть разрешена только "продвинутыми" методами (напр. ШПС).
Ответить на вопрос, нужна ли Вам ЛЧМ, можно только при условии подробного ознакомления с конкретными условиями задачи. Кроме того, если используютя пьезопреобразователи, то это сразу "в морг", т.к. рабочая полоса частот у них очень узкая... И еще: количество микрофонов что-то уж больно велико - какое разрешение по углу Вам нужно?

ЗЫ. А вообще-то идея правильная...

Начну с главного, исхожу из того что я физически не смогу расставить датчики на отрезке длинны волны. Поэтому собираюсь расставить через определенное количество длин волн (так чтоб физически датчики нормально расположить) плюс необходимый фазовый сдвиг, далее на одном (для простоты пока расматриваю систему из двух датчиков) из датчиков просто пропущу показания на время равное количеству этих целых длин волн.
Количество датчиков в решетке я назвал от "балды", в идеале надо иметь диаграмму в несколько градусов, интуитивно полагаю, что решетка из 10-20 датчиков способна обеспечить это.
АЦП особо не проблема 40000*3*250=30М, сложность скорее будет в коммутации.
С вычислителем то же думаю не так уж и страшно (главное то что сам метод можно будет проверить хоть на AVRке а потом ускорять), интуитивно считаю что система из 2-4 600МГц BlackFin + FPGA этак вентилей на 500к способна свести решение задачи к реальному времени.
Теперь по поводу ЛЧМ, единственное смущающее соображение не позволяющее откинуть идею - Fнесущая/Fполосы на первый взгляд близки.

http://www.analog.com/library/analogDialog...-03/ultrasound/

Так у Вас же диаграмма направленности в этом случае будет "неоднозначной"! Звук будет излучаться (и приниматься) по нескольким направлениям сразу. Кроме того, если линейный размер элементарного излучателя/приемника больше четверти длины волны, его нельзя считать уже изотропным и нужно учитывать его собственную диаграмму направленности при апертурном синтезе.
------------------------------------



Угловое разрешение: ф=L/D, где ф-угол в рад., L - длина волны, D - апертура (линейный размер решетки). На практике несколько хуже...
---------------------------------------------------------



Я думаю, что все же нужно рассмотреть вариант "undersampling"а. Частоту дискретизации при этом можно выбрать значительно ниже (а разрядность АЦП повысить). С коммутацией же действительно напряженка...
------------------------------------------



Непонятно... Трудно судить о чем-либо, не имея исходных данных.

ЗЫ. С квотами глюки какие-то...

Точно, это я упустил. А чем, как Вы указывали ранее, в этом случае могут помочь сигналы с узкой АКФ?

ЛЧМ и прочие широкополосные сигналы могут помочь в данном случае только выделением слабого сигнала из шумов. А по поводу расположения излучателей и диаграммы направленности - это лучше всего промоделировать. Тем же маткадом. Курсе на третьем, помнится, этим занимались - считали ДН ФР при известном распределении амплитуд и фаз по излучателю. Правда для радиоволн, но смысл, думаю, останется тот же и для звука. А смысл в том, чтобы взять интеграл по интересующим координатам от распределения поля по излучателю (комплексного). Кстати, не пробовали раскручивать датчики от лодочных эхолотов? Они ещё трансдьюсерами называются. Там задача немного похожа на вашу.

3.14
Я тут поспрашивал...

В воздухе можно обеспечить достаточно широкую полосу, если правильно спроектировать антенны передатчика и приемника. Следовательно, ЛЧМ вполне можно применить.

Касательно невозможности расположения элементов с шагом 0.5 длины волны - все же попытаться заказать компактные микрофоны. Тут фирма есть, могут сделать на заказ, если это имеет смысл..

Или же вернуться к исходной задаче и попытаться решить ее иначе.

2 jojo
Спасибо за заботу, можно координаты фирмы?

2 Stanislav
И все-таки что пордразумевается под "продвинутыми методами"?

Вот эта книжkа может вам понадобится :

http://rapidshare.de/files/7299514/Wiley.I...k-LinG.rar.html
password: ebooksatkoobe

Если нельзя расположить датчики с шагом менее 05 длины волны то имеется 3 метода извемтных мне.
1. использовать датчики с узкой диаграммой направлености и если диограмм менее 90 то в примерно в такоеже число раз можно уменьшить число элементов на апертуру.
недостаток узкая зона сканирования.
2. Использовать перемешение всей решотки на небольшое растояние от импульса к импульсу и когеретно складывать апертуры.
недостаток в зоне сканирования не должно быть подвижных обьектов.
3. Расположение элементов апертуры в непереодичную структуру.
Недостаток сложное управление фазами и мне непобадалось вразумительных методов расчета оптимальной непереодичной структуры.

И насчет импульсного и ЛЧМ то ЛЧМ имеет при более сложной реализации два преимушества.
1. меньшие требования к импульсной мощности излучателя.
2. для импульсного сигнала с длиной соизмеримой с размерами апертуры применим только метод временного управления.