一种基于声学超材料的跨水空角动量声通信方法

    公开(公告)号:CN116436533A

    公开(公告)日:2023-07-14

    申请号:CN202310161931.9

    申请日:2023-02-24

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于声学超材料的跨水空角动量声通信方法,构建包括发射端、水空界面上的人工角动量解调器件、接收端的跨水空角动量声通信系统;根据工作频率设计具备阻抗匹配和相位调控功能的水空界面声学超材料单元;根据复合涡旋声束的频率和轨道角动量阶数以及接收端每阶涡旋所对应的接收位置确定水空界面上所需的空间相位分布,对所需的连续相位进行空间离散和相位离散,并利用水空界面声学超材料单元构建人工角动量解调器件,实现水空介质间的声透明和对各个信道的信息解码;本发明结合频率复用技术和轨道角动量复用技术实现了跨水空界面的高容量、高信噪比、低误码率的实时角动量声通信,提高跨水空角动量声通信系统的传输速率。

    一种水下宽频复合涡旋声束解复用方法

    公开(公告)号:CN118074818A

    公开(公告)日:2024-05-24

    申请号:CN202410017895.3

    申请日:2024-01-05

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开了一种水下宽频复合涡旋声束解复用方法,包括构建有源换能器阵列发射复合涡旋声束、设计无源解复用器件对宽频复合涡旋声束进行幅值二值化调制、实现在宽带范围内对复合涡旋声束进行解旋和空间分离以及在每阶涡旋声束对应的检测点处放置单个水听器对解码后的声信号进行实时接收。无源解复用器件是一个无需结构设计、只需对入射声波进行幅值0和1调制的单层刚性超表面。本发明基于对声波幅值二值化的调控实现了在宽带范围内复合涡旋声束的解复用,并利用简单的钢板单元构建了水下超表面,为水下角动量通信技术提供了一种简便高效的解复用方法,其宽带特性有助于进一步提高水下声通信速率。

    一种轻薄宽带移动式声学扩散体
    6.
    发明公开

    公开(公告)号:CN117803096A

    公开(公告)日:2024-04-02

    申请号:CN202410017125.9

    申请日:2024-01-05

    Abstract: 本发明公开了一种轻薄宽带移动式声学扩散体,包括移动支架和安装在其上的扩散体本体,扩散体本体包括若干个单周期扩散体,单周期扩散体包括正方形基板、中层板和上层板,中层板上贯穿设有均匀分布的S*S第一通孔阵列,S为奇数,其中第一通孔的边长相等;上层板上贯穿设有若干个边长不等的第二通孔,第二通孔与第一通孔的中心位置重合。与传统安装于墙体的厚重扩散体相比,本发明具有安装移动方便、外形平整美观、尺寸超薄、选材自由的优点,且可以在设计的宽带内实现反射声能量均匀扩散的效果,有效解决了面积大且墙体强度受限的房间内声场均一性调控困难的问题。

    一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法及产生装置

    公开(公告)号:CN112199899B

    公开(公告)日:2023-12-26

    申请号:CN202010866812.X

    申请日:2020-08-25

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开了一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法及产生装置,包括确定二维腔体的几何形状、轨道角动量的目标阶数、波源的位置和工作频率,设置腔体的反射边界和自由边界;根据理论推导的判据计算整个边界所需要的连续相位分布,再根据波源与腔体的位置关系,补偿由于传播距离差异而引入的相位延迟,并设计相应的微结构功能单元作为腔体边界条件任意操控的实际实现手段。本发明实现了线动量到轨道角动量的直接高效转化,对于任意形状、任意大小的非规则腔均可使用本发明进行边界设计并高效地引入轨道角动量。

    一种二维波动体系内非周期声信号的空间复用方法

    公开(公告)号:CN113765595B

    公开(公告)日:2022-08-19

    申请号:CN202110868730.3

    申请日:2021-07-30

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开一种二维波动体系内非周期声信号的空间复用方法,搭建基于超表面的类声表面波传输装置;基于类声表面波传输装置的结构,得到对应的色散关系,确定等效传播波矢;基于等效传播波矢,确定传播路径:基于等效传播波矢,确定声道的空间间距以及发射面和接受面的位置;搭建声发射面,确定声发射面的振幅和相位分布;通过接收面测量空间复用的非周期声信号。本发明通过单独调制源的强度以实现信号的空间复用,具有更大的灵活性;且信号能够沿着弯曲路径进行传播,克服了以往工作中只能沿直线路径传输信号的局限性;结合人工超结构亚波长尺度的特性,对于声表面器件和光芯片上的相关通信工作均可使用本发明进行设计并实现信号的稳定空间复用。

    一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法及产生装置

    公开(公告)号:CN112199899A

    公开(公告)日:2021-01-08

    申请号:CN202010866812.X

    申请日:2020-08-25

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开了一种二维波动体系内轨道角动量的单源产生方法及产生装置,包括确定二维腔体的几何形状、轨道角动量的目标阶数、波源的位置和工作频率,设置腔体的反射边界和自由边界;根据理论推导的判据计算整个边界所需要的连续相位分布,再根据波源与腔体的位置关系,补偿由于传播距离差异而引入的相位延迟,并设计相应的微结构功能单元作为腔体边界条件任意操控的实际实现手段。本发明实现了线动量到轨道角动量的直接高效转化,对于任意形状、任意大小的非规则腔均可使用本发明进行边界设计并高效地引入轨道角动量。

    一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法

    公开(公告)号:CN116106874A

    公开(公告)日:2023-05-12

    申请号:CN202211704549.X

    申请日:2022-12-29

    Applicant: 南京大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法,对具有频率梯度的线阵列声源进行点源近似,在远场条件下推导得到叠加声束的偏转角随时间变化,产生自动扫描声束,分析确定通过调节频率梯度能自由调节声束的扫描速度;确定超表面单源声呐装置参数;计算出频率空间分离区域的长度及超表面单源声呐为引入频率梯度所需要满足的连续相位分布,并经过离散化操作转化为二值振幅分布;并设计一种振幅编码的数字化声学结构,作为超表面单源声呐的实际实现手段;构建具有梳状频率谱的声源,并搭建超表面单源声呐装置。本发明引入频率梯度这一新的声束操控自由度,显著减小声呐发射装置的尺寸;显著降低声呐发射系统的能耗与复杂度。

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