第五章测向与定位技术
51波束形成器
波束形成器的作用是对来自水听器基阵的信号进行延时、加权、求和等运算处理，以得到在预定方向上的指向特性，从而获取抗噪声和混响的空间增益，并用于测定目标的方位。因此，波束形成器也可以看成是空间滤波器。
511单波束系统
单波束系统只形成一个波束，一般是利用基阵的自然方向性即在00的方向上形成极值来进行定向的。为了使空间方向性较窄的单波束能在某个开角或全方面搜索并发现目标，就必须使形成的单波束在空间旋转，现多用移相网络实现波束旋转。
以均匀线列阵为例，它的方向性图极大值是在基阵的法线方向上。用改变声学系统各单元之间的延迟时间或补偿一定的相位达到将波束极大值相对于基阵法向转动一个角。
图51给出了采用延时补偿实现波束移动的原理图，该系统是由线列阵、混频器、延迟线及扫频震荡器组成的。为了使最大值方向在空间
图51波束移动的延时补偿法示意图a延时补偿系统；b波束移动原理
f扫描，所有延迟线的延迟时间或者相移都必须同时做相应的改变。如果延迟线的输入信号频率能够按波束移动要求而做相应的改变，那么延迟线的相位移就能满足波束移动的要求。为了使延迟线的输入信号频率能按波束移动的要求改变，必须将信号在进入延迟线之前用扫频震荡器的输出信号与其混频，用混频输出送入延迟线。有几路信号就有几个混频器。
图51b中表示混频后加到延迟线的信号频率f1它是一个以Ts为周期、具有最大频偏f的线性调频信号。当t0时，f1f0。图中
表示延迟线的相位特性，它在f0上的相移f00。在信号频率变化f时，相移变化，故可得到图中所示的相移特性。这个特性表示相位移与时间呈线性关系，且在t0时t0，因此可以得到图中所示的方向性图。它的位置在一个锯齿波扫描周期内从变到，故波束实现了快速方位扫描。
512多波束系统
单波束系统因方位扫描速度太慢而不能适应实战要求。最理想的波束形成器是预形成波束的多波束系统。该系统是各个波束顺序排列充满整个要搜索的空间，又通过方位扫描对空间多波束来进行快速取样，实现全景显示。多波束系统的每个波束共用一组水听器，而每个波束又有各自独立的信号处理通道，所以没有单波束系统搜索速度慢和扫描能量损失的缺点。
根据波束形成器使用频带宽度的不r