Page 149 - 《应用声学》2023年第4期

第 42 卷 第 4 期 畅楠琪等： 光纤水听器相位生成载波解调非线性因素的抑制方法 811

2.5 2000
-20
2.0 1800
-40
1.5 1600
-60
1.0 1400
ࣨए/rad 0.5 0 ᮠဋ/Hz 1200 -80 ࣨए/dB
-100
1000
-0.5 800 -120
-1.0 600 -140
-1.5 400 -160
-2.0 200 -180
-2.5 0
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s
(a) EKF-DCMவขᝍូፇ౧ᄊ௑۫ฉॎ (b) EKF-DCMவขᝍូፇ౧ᄊ௑ᮠ៨
图 10 EKF-DCM 方法解调结果的时域波形和时频谱
Fig. 10 Time domain waveform and spectrogram of the demodulation results in the EKF-DCM methods

1.0000 1.5
0.9995
1.0
0.9990
0.5
cos ϕ s 0.9985 cos ϕ s 0
0.9980
-0.5
0.9975
0.9970 -1.0
0.9965 -1.5
-0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0 1.5
sin ϕ s sin ϕ s
图 12 EKF-DCM 方法解调结果对应的 Lissajous 图
图 11 PGC-DCM 方法解调结果对应的 Lissajous 图
Fig. 12 Lissajous diagram corresponding to demod-
Fig. 11 Lissajous diagram corresponding to demod-
ulation result of EKF-DCM method
ulation result of PGC-DCM method

表 3 PGC-DCM 和 EKF-DCM 解调结果的 PGC-DCM 方法的解调结果中存在强度很大的低
SNR、THD 和 SINAD 频干扰和谐波失真。
Table 3 SNR, THD and SINAD of the 由图 10可知，EKF-DCM 方法的解调结果中的
PGC-DCM and EKF-DCM demodulation
波形畸变基本被消除，表明 EKF-DCM 方法能有效
results
的解调出声信号。相比传统的 PGC-DCM 解调方
(单位: dB)
法，EKF-DCM 方法解调结果的时频谱中较低频处
解调方法 SNR THD SINAD
和三次谐波处的功率都大大减小，表明 EKF-DCM
PGC-DCM 7.5 7.1 −7.3
EKF-DCM 42.5 −23.6 23.7 方法解调结果中的低频干扰和谐波失真受到了较
大的抑制。
由图 9 可知，传统的 PGC-DCM 方法的解调结 理想情况下，PGC 解调结果的正弦和余弦函
果中存在比较严重的畸变，其时频图中除了声信 数应该是严格正交的，其 Lissajous 图应该是一个
号本身的功率较大外，在较低频处和声信号的三 单位圆。但由图 11 可知，受到非线性因素的影响，
次谐波处功率也很大，且这两处的功率已经超过 PGC-DCM 方法解调结果的 Lissajous 图出现了严
了光纤水听器所探测到的声信号本身的功率，说明 重的变形。而在图 12 中，EKF-DCM 方法解调结