圆环形阵元阵列的三维指向性比较

法　林,王　军,韩永兰,赵　洁,刘世朋

(1.西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121; 2.西安邮电大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710121)

圆环形阵元阵列的三维指向性比较

法林1,王军2,韩永兰1,赵洁1,刘世朋1

(1.西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121; 2.西安邮电大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710121)

摘要:根据换能器基阵的指向性理论，对圆环形阵列进行分析，采用数值方法，对48个相同的圆环形阵元组成的矩形形式阵列和线阵列组合圆周阵列的指向性进行三维仿真。仿真结果表明，矩形形式阵列的指向性差异会随着长宽比的增大而增大，但同一矩阵形式阵列的指向性随着声频增高而变好；线阵列组合圆周阵旁瓣幅值最小，指向性最优。

关键词:指向性；矩形形式阵列；线阵列组合圆周阵；三维仿真

换能器是声电和电声转换的重要器件，广泛应用于工业、农业、军事、医疗生活等方面。指向性作为衡量换能器性能的一个重要指标，越来越引起人们的广泛关注。换能器制作工艺较复杂、制作难度较大，且体积较小，造成了单个换能器的发射功率有限，接收灵敏度不够高等问题。因此，很少单个独立应用，而是经常把若干个换能器按一定规律排成阵列，以达到所需性能指标的要求。现有的研究中对矩形阵列指向性[1]、圆环形阵元[2]、不同阵元构成的线阵列的指向性[3]进行分析，通过对线性超声换能器阵列的参数优化来改善器指向性能[4]，其都忽略了阵元的尺寸大小，或仅对线阵列和矩形阵列采用二维方式[2]，不能准确直观地反映出整个声场的指向性情况。……