鲍正祥，李洪海，赵正敏

(1.淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003;2.淮阴工学院电子与电气工程学院，江苏 淮安 223003)

0 引言

超声波信号TDOA(Time Delay Of Arrival)或TOF(Time of Flight)的相关估计中，LFM(Linear Frequency Modulation)信号是一种简单有效的激励信号。尽管LFM信号不像PRBS及混沌信号一样可以很好地克服Cross－talking，但它不需要调制，可以基带传输，不仅传输效率高，而且相关函数的主副瓣幅度差别明显，所以在单组超声波传感器应用中经常采用，但大功率高频正弦驱动较难实现。事实上，超声波发生器可以看成一个中心频率为其特征频率的带通滤波器，可以采用离散方波LFM(Digital Rectangular LFM－DRLFM)驱动，不仅可以实现大功率驱动，利用文献［7］提出的递推算法，还可以进一步提高其计算速度。

DRLFM可以通过将正弦LFM信号和参考信号进行比较获得，但对基于可编程器件的DDFS来说，这并不是唯一的方法。在可编程器件中，高速数字比较器不仅易于实现与调试，而且性能稳定可靠。本文介绍一种基于DDFS的全数字DRLFM的产生电路，比较正弦LFM信号与离散方波LFM的相关函数及频谱特性，分析DRLFM用于TDOA估计的可行性，介绍信号产生电路结构及通过可编程器件实现的方法，最后通过实验验证方案的可行性。

1 TDOA估计中LFM激励信号

1.1 基于超声波激励的TDOA估计

以直射式超声波发射与接收器件组为例，分析超声波传输过程及其TDOA估计。超声波信号传输一般包含超声波换能器激励、超声波传输及超声波信号拾取等过程，其传输过程可以用图1所示的模型描述。

图1 TDOA估计中超声波信号的传输