CN109040913A - 窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，利用通过计算和试验筛选出的符合要求的窗函数对发射阵列各声源的声压幅度比例系数进行加权，得到具有特定窗函数变化规律的一组数值，并将其设定为各个放大器的增益值，或各个电声换能器的灵敏度值，使电声换能器辐射幅度不同的声压，本发明信号处理系统简单，可以根据需求灵活选择相应的窗函数，形成的辐射声场在宽频带工作频率范围内具有几乎不随频率变化的指向性特性，并且具有特定的波束宽度和较小的旁瓣。
Description
技术领域
本发明涉及水声电子通信电声信号转换发射技术领域，尤其是窗函数加权宽频带恒定波束宽度电声换能器发射阵列。
背景技术
在扩声设计、宽频带水声发射基阵设计、宽频带水声通信等领域中常需要辐射具有特定指向性特性的声场，并且要求辐射声场在宽频带范围内具有较强的一致性，以避免不同方向接收到的声信号产生随频率变化的幅度失真。此外还要求辐射声场具有较小的旁瓣，以避免在声场的非目标区域产生不需要的声信号。为了实现上述特性，通常使用由多个电声换能器组成的阵列作为声源。随着换能器技术的发展，电声换能器逐步实现小型化，其成本也越来越低，这使得由大量电声换能器密集排列组成的阵列成为可能。
简单的使多个电声换能器辐射声波并不能产生所需的辐射声场，这是因为多个电声换能器之间会产生相互干涉，产生随频率变化的复杂声场，并且产生大量旁瓣。为了使电声换能器阵列在宽频带范围内辐射几乎不随频率变化的、具有一定指向性特性的声场，现有技术中，若采用较为简单的信号处理方法，虽然能够实现宽频带不随频率变化的指向特性、宽覆盖或全覆盖的指向特性，但是不能实现具有特定波束宽度的指向性特性；若采用复杂的信号处理方法，实现宽频带不随频率变化的指向性特性，并且实现特定的波束宽度的方法，通常采用随频率变化的加权函数，需要采用复杂的滤波等信号处理算法，增加了计算的复杂度。
D.B.Keele Jr.提出了基于Legendre函数加权的恒定束宽电声换能器阵列(CBT阵列)，CBT阵列是指：利用不随频率变化的简单阵元加权函数，实现宽频带工作范围内、几乎不随频率变化的、具有特定指向性的、具有较小旁瓣的辐射声场，该方法能用简单的不随频率变化的加权函数实现宽频带、不随频率变化的、具有特定指向性特性和波束宽度的声场，但是这一方法是由球冠形CBT阵列拓展而来，只能实现具有Legendre函数形状的指向性。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种窗函数加权恒定束宽电声换能器发射阵列，信号处理方法简单，在宽频带的工作频率范围内具有几乎不随频率变化的指向性特性，并且具有特定的波束宽度和较小的旁瓣，同时可以根据需求灵活选择相应的窗函数，因此不限于单一函数形状的指向性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，其特征在于：所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端并联连接有N个放大器，且N≥3，每个放大器的输出端分别连接有一个电声换能器，每个电声换能器的特性相同，并按圆弧形等间距排列，其形成恒定束宽波束的具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个放大器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列的N个放大器对应的N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个放大器的增益分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
所述窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数或Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经N个放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，使每个电声换能器分配到的信号幅度满足第二步中选取的窗函数的变化规律，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求，其中N个放大器的增益为第二步中设定好的固定增益。
一种窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，其特征在于：所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端连接一个放大器，放大器的输出端并联连接有N个电声换能器，N≥3，N个电声换能器按圆弧形等间距排列，其形成恒定束宽波束具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个电声换能器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个电声换能器的灵敏度分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
选取的窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数或Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求。
其进一步技术方案在于：
声压幅度比例系数的设定容差小于10％。
所述Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数和Lanczos窗函数的函数表达式分别为：
Hann窗：
w(n)＝sin2[πn/(N-1)]；
Nuttall窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]，
其中，α0＝0.355768，α1＝0.487396，α2＝0.144232，α3＝0.012604；
Blackman窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]，
其中，α0＝(1-α)/2，α1＝0.5，α2＝α/2，α为参数；
Blackman-Nuttall窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]，
其中，α0＝0.3635819，α1＝0.4891775，α2＝0.1365995，α3＝0.0106411；
Blackman-Harris窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]
其中，α0＝0.35875，α1＝0.48829，α2＝0.14128，α2＝0.01168；
Flattop窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]+α4cos[8πn/(N-1)]其中α0＝1，α1＝1.93，α2＝1.29，α3＝0.388，α4＝0.028；
Kaiser窗：
其中，I0表示0阶段修正Bessel函数，α为参数；
Dolph-Chebyshev窗：
其中，β＝cosh[cosh-1(10α)/N]，α为参数，w(n)为W(k)的逆傅里叶变换；
Parzen窗：
w(n)＝P(n-N/2)，
Bohman窗：w(n)＝B((2n-N+1)/(N-1)),B(x)＝(1-|x)cos(π|x|)+sin(π|x|)/π；
Tukey窗：
DPSS窗：w(n)为离散椭球序列；
Lanczos窗：w(n)＝sinc(2n/(N-1)-1),sinc(x)＝sin(πx)/(πx)。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种设计方法简单的电声换能器阵列和波束的成形方法，本发明辐射辐射声场在宽频带的工作频率范围内具有不随频率变化的指向性特性，并且具有特定的波束宽度和较小的旁瓣，且适用于多种窗函数加权，从而获得多种特定的指向性特性。本发明还具有如下优点：
1.本发明采用的圆弧阵列与球冠形CBT阵列相比，所占空间小，所用阵元少，本发明的阵列系统组成及算法简单易实现，在信号处理算法上仅采用预先设定的与频率和时间无关的声压幅度比例系数，将声压幅度比例系数赋值给多个可调增益的放大器，或者多个电声换能器即可实现，无需其他复杂的与频率相关的信号处理装置。
2.本发明采用的圆弧阵列基于圆弧形CBT理论，指向性特性更优，具体体现为：本发明具有更低的低频截止频率，因而具有更宽的工作带宽，比现有的CBT阵列宽0.5～1个倍频程；辐射波束在宽频带范围内具有较小的旁瓣，从而实现在工作频率范围内没有旁瓣。
3.本发明形成的辐射波束在宽频带范围内具有不随频率变化的指向性特性，从而实现在工作频率范围内波束宽度波束宽度随频率变化<5％；在宽频带范围内声压随距离的变化为反比例关系，即声场没有远近场之分；在宽频带范围的声阻抗与方位角无关，即具有均匀的声阻抗特性。
4.本发明提出了多种窗函数加权阵列，电声换能器阵列的指向性形状与窗函数形状一致，其指向性主瓣可以根据实际需求灵活选择相应的窗函数。
附图说明
图1为本发明的圆弧形阵列示意图。
图2为本发明的圆弧形阵列示意图(另一布置形式)。
图3采用Hann窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图4采用Nuttall窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图5采用Blackman窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图6采用Blackman-Nuttall窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图7采用Blackman-Harris窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图8采用Flattop窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图9采用Kaiser窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图10采用Dolph-Chebyshev窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图11采用Parzen窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图12采用Bohman窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图13采用Tukey窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图14采用DPSS窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
图15采用Lanczos窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端并联连接有N个放大器，其中N＝7，N个放大器的输出端分别串联有一个电声换能器，N个电声换能器的特性相同，并按圆弧形等间距排列，其形成恒定束宽波束具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个放大器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列的N个放大器对应的N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，或者使w(0)和w(N-1)的值为w(n)(0≤n≤N)中的最大值10％，并且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个放大器的增益分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
选取的窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数或Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经N个放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，使每个电声换能器分配到的信号幅度满足第二步中选取的窗函数的变化规律，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求，其中第n个放大器的增益通过人工或者计算机网络设定为第二步中的声压幅度比例系数xn；在某些情况下，可能出现幅度系数为负数，这表示该电声换能器需要馈给相位相反的信号，此时只需将换能器的正负极反接即可。
实施例一：如图1所示，以N＝7，Hann窗函数为例，通过编程计算，将n＝0、1……、6分别代入Hann窗函数的表达式，可得x0＝0、x1＝0.25、x2＝0.75、x3＝1、x4＝0.75、x5＝0.25、x6＝0，这里x0和x6为0，实际上是5个电声换能器的阵列，分别将x1＝0.25、x2＝0.75、x3＝1、x4＝0.75、x5＝0.25设定为5个放大器增益，通过有限元仿真，可以得到Hann窗函数加权时，阵列的辐射指向性曲线图。
如图2所示，本实施例二的窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端串联连接一个放大器，放大器的输出端并联连接有N个电声换能器，N个电声换能器按圆弧形等间距排列，其中N＝7，其形成恒定束宽波束具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个电声换能器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，或者使w(0)和w(N-1)的值为w(n)(0≤n≤N)中的最大值10％，并且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个电声换能器的灵敏度分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
选取的窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数和Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求。
声压幅度比例系数的设定容差小于10％，即xn±10％，计算过程中将声压幅度比例系数相对于其中的最大值进行归一化，即所有的声压幅度比例系数均除以其中的最大值。
Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数和Lanczos窗函数的函数表达式如下表1所示：
表1
实施例三：本发明常用于声纳发射基阵，声纳发射基阵采用数十至数百个微型电声换能器阵列，当N＝300时，设定阵列参数为：阵列开角60°，阵列弧长2.2m，低频截止频率780Hz，高频截止频率50kHz，电声换能器个数为300个。采用编程软件，将n＝0、1……、299分别代入表1所列的各个窗函数的表达式计算，可得300个微型电声换能器的声压幅度比例系数x0、x1……、x299，并据此通过设定放大器增益或者换能器灵敏度，从而设定各个阵元的辐射声压增益。通过有限元仿真，可以得到各个窗函数加权时，阵列的辐射指向性曲线图，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15所示，分别为采用Hann窗、Nuttall窗、Blackman窗、Blackman-Nuttall窗、Blackman-Harris窗、Flattop窗、Kaiser窗(α＝3)、Dolph-Chebyshev窗(α＝5)、Parzen窗、Bohman窗、Tukey窗(α＝0.9)、DPSS窗(时间半带宽为3)及Lanczos窗加权的恒定波束宽度电声换能器阵列的指向性曲线图，可见当频率在780Hz～50kHz的工作频率范围内时波束宽度几乎不随频率变化，且几乎没有旁瓣；采用数值方法计算各个频率对应的波束宽度，这里波束宽度是指相对于参考方位角(本实施例三中为0°)归一化声压级不小于-3dB对应的方位角范围，经计算可得，在由低频截止频率和高频截止频率确定的工作频率范围内，波束宽度随频率的变化均小于5％。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (4)
1.一种窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，其特征在于：所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端并联连接有N个放大器，且N≥3，每个放大器的输出端分别连接有一个电声换能器，每个电声换能器的特性相同，并按圆弧形等间距排列，其形成恒定束宽波束的具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个放大器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列的N个放大器对应的N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个放大器的增益分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
所述窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数或Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经N个放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，使每个电声换能器分配到的信号幅度满足第二步中选取的窗函数的变化规律，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求，其中N个放大器的增益为第二步中设定好的固定增益。
2.一种窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，采用圆弧形发射阵列发射，其特征在于：所述圆弧形发射阵列包括一个信号源，信号源的输出端连接一个放大器，放大器的输出端并联连接有N个电声换能器，N≥3，N个电声换能器按圆弧形等间距排列，其形成恒定束宽波束具体方法如下：
第一步：设置圆弧形阵列参数：根据所需波束的指向性开角，确定阵列的开角；根据设计公式kL＝10π，确定阵列弧长和低频截止频率，其中k为低频截止频率对应的波数，k＝2πf/c，f为频率，c为声速，L为阵列弧长；根据公式λ＝0.85*L/(N-1)，确定电声换能器的数量和高频截止频率，其中λ为波长，λ＝c/f；
第二步：设定声压幅度比例系数：将N个电声换能器顺序编号为0、1、2、……n、……、N-1，按序排列N个电声换能器的声压幅度比例系数为x0、x1、x2、……、xn、……、xN-1，第n个电声换能器的声压幅度比例系数xn＝w(n)，其中w(n)为窗函数，n＝0和n＝N-1为窗函数的两个端点；
选取n＝0和n＝N-1两个端点的窗函数值w(0)和w(N-1)均为0的窗函数，且所述窗函数的余弦傅立叶变换的偶数项之和和奇数项之和的绝对值相等，利用选出的窗函数为N个电声换能器的声压幅度比例系数赋值，将N个电声换能器的灵敏度分别按照N个声压幅度比例系数值设定；
选取的窗函数包括：Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数或Lanczos窗函数。
第三步：发射波束：信号源输出电信号，经放大器放大后，分别馈给N个电声换能器，N个电声换能辐射出恒定束宽的声波信号，检测波束宽度随频率变化<5％，即满足恒定束宽的波束形成要求。
3.如权利要求1或2所述的窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，其特征在于：声压幅度比例系数的设定容差小于10％。
4.如权利要求1或2所述的窗函数加权电声换能器发射阵列的波束成形方法，其特征在于：所述Hann窗函数、Nuttall窗函数、Blackman窗函数、Blackman-Nuttall窗函数、Blackman-Harris窗函数、Flattop窗函数、Kaiser窗函数、Dolph-Chebyshev窗函数、Parzen窗函数、Bohman窗函数、Tukey窗函数、DPSS窗函数和Lanczos窗函数的函数表达式分别为：
Hann窗：
w(n)＝sin2[πn/(N-1)]；
Nuttall窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]，
其中，α0＝0.355768，α1＝0.487396，α2＝0.144232，α3＝0.012604；
Blackman窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]，
其中，α0＝(1-α)/2，α1＝0.5，α2＝α/2，α为参数；
Blackman-Nuttall窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]，
其中，α0＝0.3635819，α1＝0.4891775，α2＝0.1365995，α3＝0.0106411；
Blackman-Harris窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]
其中，α0＝0.35875，α1＝0.48829，α2＝0.14128，α2＝0.01168；
Flattop窗：
w(n)＝α0-α1cos[2πn/(N-1)]+α2cos[4πn/(N-1)]-α3cos[6πn/(N-1)]+α4cos[8πn/(N-1)]其中α0＝1，α1＝1.93，α2＝1.29，α3＝0.388，α4＝0.028；
Kaiser窗：
其中，I0表示0阶段修正Bessel函数，α为参数；
Dolph-Chebyshev窗：
W(k)＝cos{Ncos-1[βcos(πk/N)]}/cosh[Ncosh-1(β)]，
其中，β＝cosh[cosh-1(10α)/N]，α为参数，w(n)为W(k)的逆傅里叶变换；
Parzen窗：
w(n)＝P(n-N/2)，
Bohman窗：w(n)＝B((2n-N+1)/(N-1)),B(x)＝(1-|x|)cos(π|x|)+sin(π|x|)/π；
Tukey窗：
DPSS窗：w(n)为离散椭球序列；
Lanczos窗：w(n)＝sinc(2n/(N-1)-1),sinc(x)＝sin(πx)/(πx)。
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