高指向性声阵列后向辐射抑制及优化方法

按一定几何结构排布的离散声阵列具有能量集中、辐射方向可调、布置灵活等优点。针对声阵列辐射高强度低频声波时定向难度大和后向辐射能量难以屏蔽的问题,提出一种阵列布局及优化方法。利用横向布置的线型阵限制主波束的宽度,给出了指向性的设计准则;通过控制多层线型阵的纵深位置和相位延迟实现了对后向辐射的抑制;最后提出一种改进的遗传模拟退火算法用于优化阵元的横向位置,进一步降低方向图旁瓣。仿真和声场测试结果表明该设计方法可以有效对阵列指向性和后向辐射水平进行控制,设计的纵深相控阵在发射100 Hz声波时前向4 m处的半功率角为21.91°,50°~60°方向上的平均抑制比为8.82 dB,90°~180°方向上的抑制比超过20 dB。