数字均衡技术在水声宽带系统中的应用

　　0 引言

　　宽带信号处理是水声研究与发展的重要方向，在宽带设备的收发系统各个模块都需要考虑宽带信号的性能要求。由于宽带换能器的收发电压响应在其工作带宽内并不是平滑的，有一定的起伏值，这样就使得信号处理端接收到的信号幅度受到影响，导致信号畸变，无法正确反映接收信号的真实情况。如果不予将其补偿，将对整个设备的性能产生很大的影响。

　　均衡器可用来对频响曲线进行调整，也就是说，均衡器能对不同频率成分的声音信号进行不同的提升和衰减，补偿由于换能器和水声声场等原因造成的信号中欠缺的频率成份，能抑制声音中过多的频率成份，满足后续的信号检测与估计对频率响应的要求。基于这些特点，本文采用了该方法对换能器的均衡问题进行研究。

　　均衡器在移动通信领域已有广泛的应用，在单载波系统中主要用于补偿信道衰落，减少或者消除码间干扰，提高系统传输性能。均衡器分为时域均衡器与频域均衡器。时域均衡器直接从时间响应出发，使系统的冲激响应满足无码间干扰的条件;但是在高速率的无线通信系统中，时域均衡的计算复杂度十分巨大，难以实现。频域均衡器则直接补偿信道的频率选择性，使系统的频率传输函数满足无失真传输的条件[1]。在水声宽带接收系统中，情况是类似的。本文提出根据实测换能器的灵敏度响应曲线，得到在工作频带内各个频点的响应值，然后设计出任意所需类型的数字均衡器对接收信号进行抑制或补偿，从而使得在各个频点上接收灵敏度相同。

　　1 数字均衡器设计

　　1.1 宽带换能器的特点

　　某些声纳的工作带宽较宽，为了使换能器能满足发送接收要求，一般在研制换能器时采用匹配层技术使其产生两个谐振频率，从而实现高频换能器的宽带特性。在工作频带内，这种换能器在各个频点的电压响应值并不相同，图1为某宽带换能器在工作带宽内的接收灵敏度实测曲线图。图中横坐标代表频率，单位：kHz，纵坐标为接收灵敏度，单位：dB。最大的电压起伏级为6.19dB。因此需要进行补偿平衡。

　　如果对工作频带内收发响应不加以补偿，对后续的信号处理会产生较大的影响。在以前的水下兵器检测设备中，由于对自导信号的先验知识比较多，采用一定的技术就能确定自导信号的频带，从而通过查表就能很好地对收发换能器的起伏进行很好的补偿。随着水下兵器技术的发展，自导体制越来越复杂，已有的方法已不适用。本文提出采用数字均衡器(即滤波器)的方法对收发换能器在工作频带内进行补偿。