一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵制造技术

本发明专利技术提出了一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，属于水声换能器领域。解决了现有声轨道角动量发射技术难以便捷的生成声轨道角动量，且难以准确快速的解调声轨道角动量的所含信息的问题。它包括一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，它包括一阶声轨道角动量发射换能器基阵、二阶声轨道角动量发射换能器基阵和基阵定位支架，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵均呈等间距空间螺旋状排布，所述基阵定位支架两端分别与一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵相连。它主要用于水声通信。

【技术实现步骤摘要】
一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵
本专利技术属于水声换能器领域，特别是涉及一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵。
技术介绍
声波是目前水下远距离信息传输的最优方式，然而高频声波在水介质中依旧有着极强的衰减，尽管有着差分相移键控、正交幅度调制等方式提高水声通信的信息传输速率，但其传输能力依旧受到低载波频率的限制，加上人们对海洋资源探索的逐渐增加，现代水下数据传输量的逐步增大，现有的传输速率已经不能满足信息传输的要求，因此，需要开发新的复用方式拓展水声通信的频谱效率，从而提升水下信息传输速率。声轨道角动量可以有效缓解这一问题，它是区别于频率、时间等维度的一个新的复用维度，作为希尔伯特空间的一组标准正交基，轨道角动量理论上可以有无穷多阶，并且它的复用不会受到低载波频率的限制，意味着理论上它的传输能力是无穷的，因此声轨道角动量复用可以有效提升频谱效率，从而提高信息传输速率。目前声轨道角动量发射技术往往采取有源相控阵列或者无源结构的形式。无源结构形式复杂，所用材料在水中很难满足刚性边界条件，因此水中应用会带来较大误差，而相控阵列对于相控电路有着极强的依赖性，在多阶复用时给电路设计带来极大地困扰，因此如何便捷的生成声轨道角动量，并且准确快速的解调声轨道角动量的所含信息，是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，提出一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，它包括一阶声轨道角动量发射换能器基阵、二阶声轨道角动量发射换能器基阵和基阵定位支架，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵均呈等间距空间螺旋状排布，所述基阵定位支架两端分别与一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵相连，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵半径小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵位于二阶声轨道角动量发射换能器基阵内侧，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵空间螺旋高度小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵围绕同一轴线旋转，且由相互独立的单路电路分别驱动。更进一步的，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵均包括基元支架、基阵固定支架和发射换能器基元，所述基元支架数量为多个，每个基元支架的大小一致，高度相同，沿周向互相贴合，沿高度方向以固定高度差排布，最低位和最高位的基元支架分别为尾阵元基元支架和首阵元基元支架，所述首阵元基元支架和尾阵元基元支架通过基阵固定支架相连，所述每个基元支架上均设置有发射换能器基元。更进一步的，所述首阵元基元支架与基阵定位支架相连，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵和二阶声轨道角动量发射换能器基阵中的首阵元基元支架位于同一高度。更进一步的，所述基元支架上设置有基元定位孔、导线槽、定位凸起和定位凹陷，所述发射换能器基元固定在基元定位孔内，各个发射换能器基元的导线通过导线槽并联连接，所述定位凸起与相邻的基元支架上的定位凹陷配合相连，保证基元支架以固定的高度差在周向互相贴合，所述尾阵元基元支架与基元支架结构相同。更进一步的，所述首阵元基元支架上设置有基元定位孔、导线槽、定位凸起、电缆出口和支架连接孔，所述发射换能器基元固定在基元定位孔内，发射换能器基元的导线通过导线槽并联连接，所述导线槽上设置有电缆出口，通过电缆出口实现外部电缆接入，所述首阵元基元支架通过支架连接孔与基阵定位支架相连。更进一步的，所述定位凸起和定位凹陷上分别开设有凸起固定通孔和凹陷固定通孔，所述定位凸起和定位凹陷之间通过凸起固定通孔和凹陷固定通孔进行固定。更进一步的，所述基阵固定支架上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与支架连接孔相连，所述第二通孔与尾阵元基元支架中的凸起固定通孔连接固定。更进一步的，所述导线槽同时作为导线的灌封槽，所述灌封槽的高度大于发射换能器基元的高度。更进一步的，所述基阵定位支架中心为圆形法兰接口，用以阵列布放，圆形法兰接口向左右两端延伸，在延伸固定距离后两端各分布有连接通孔，一端的连接通孔与一阶声轨道角动量发射换能器基阵相连，另一端的连接通孔与二阶声轨道角动量发射换能器基阵相连。更进一步的，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵垂直方向高度为一个波长，所述二阶声轨道角动量发射换能器基阵垂直方向高度为两个波长。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了现有声轨道角动量发射技术难以便捷的生成声轨道角动量，且难以准确快速的解调声轨道角动量的所含信息的问题。本专利技术提出一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，单阶驱动方式及多阶复用方式简单，所含声轨道角动量复用信息可被准确快速提取，可用于水声通信。有效提升了声通信频谱效率，极大地简化了声轨道角动量复用及解调方式。本专利技术利用物理螺旋阵列形式发射各阶声轨道角动量，驱动方式简单，每个阵列仅由单路电路驱动；不同阶数声轨道角动量采用不同半径阵列发射，可将不同阶数声轨道角动量所含信息最大化集中到同一圆周线上，极大地简化声轨道角动量解调难度，提高解调精度；模块化基元结构设计使得阵列排布形式更加灵活。附图说明图1为本专利技术所述的一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵结构示意图；图2为本专利技术所述的一阶声轨道角动量发射换能器基阵结构示意图；图3为本专利技术所述的基元支架结构示意图；图4为本专利技术所述的首阵元基元支架结构示意图；图5为本专利技术所述的基阵固定支架结构示意图；图6为本专利技术所述的基阵定位支架结构示意图；图7为本专利技术所述的发射换能器基元结构示意图。1-一阶声轨道角动量发射换能器基阵，2-二阶声轨道角动量发射换能器基阵，3-基阵定位支架，4-基元支架，5-首阵元基元支架，6-基阵固定支架，7-基元定位孔，8-导线槽，9-灌封槽，10-定位凸起，11-定位凹陷，12-凸起固定通孔，13-凹陷固定通孔，14-电缆出口，15-支架连接孔，16-第一通孔，17-第二通孔，18-连接通孔，19-发射换能器基元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。参见图1-7说明本实施方式一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，它包括一阶声轨道角动量发射换能器基阵1、二阶声轨道角动量发射换能器基阵2和基阵定位支架3，一阶声轨道角动量发射换能器基阵1和二阶声轨道角动量发射换能器基阵2均呈等间距空间螺旋状排布，基阵定位支架3两端分别与一阶声轨道角动量发射换能器基阵1和二阶声轨道角动量发射换能器基阵2相连，一阶声轨道角动量发射换能器基阵1半径小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵2，一阶声轨道角动量发射换能器基阵1位于二阶声轨道角动量发射换能器基阵2内侧，一阶声轨道角动量发射换能器基阵1空间螺旋高度小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵2，一阶声轨道角动量发射换能器基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，其特征在于：它包括一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)、二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)和基阵定位支架(3)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)均呈等间距空间螺旋状排布，所述基阵定位支架(3)两端分别与一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)相连，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)半径小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)位于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)内侧，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)空间螺旋高度小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)围绕同一轴线旋转，且由相互独立的单路电路分别驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，其特征在于：它包括一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)、二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)和基阵定位支架(3)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)均呈等间距空间螺旋状排布，所述基阵定位支架(3)两端分别与一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)相连，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)半径小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)位于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)内侧，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)空间螺旋高度小于二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)围绕同一轴线旋转，且由相互独立的单路电路分别驱动。


2.根据权利要求1所述的一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，其特征在于：所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)均包括基元支架(4)、基阵固定支架(6)和发射换能器基元(19)，所述基元支架(4)数量为多个，每个基元支架(4)的大小一致，高度相同，沿周向互相贴合，沿高度方向以固定高度差排布，最低位和最高位的基元支架(4)分别为尾阵元基元支架和首阵元基元支架(5)，所述首阵元基元支架(5)和尾阵元基元支架通过基阵固定支架(6)相连，所述每个基元支架(4)上均设置有发射换能器基元(19)。


3.根据权利要求2所述的一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，其特征在于：所述首阵元基元支架(5)与基阵定位支架(3)相连，所述一阶声轨道角动量发射换能器基阵(1)和二阶声轨道角动量发射换能器基阵(2)中的首阵元基元支架(5)位于同一高度。


4.根据权利要求3所述的一种多阶声轨道角动量发射换能器基阵，其特征在于：所述基元支架(4)上设置有基元定位孔(7)、导线槽(8)、定位凸起(10)和定位凹陷(11)，所述发射换能器基元(19)固定在基元定位孔(7)内，各个发射换能器基元(19)的导线通过导线槽(8)并联连接，所述定位凸起(10)与相邻的基元支架(4)上的定位凹陷(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢苇，孙浩，蓝宇，周天放，郭荣真，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23