一种多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器 【技术领域】
本发明涉及通信领域，特别是涉及一种多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器。
背景技术
小波分析的算法复杂，其算法运算目前绝大部分是在计算机中完成的，因而编程工作量大；也有一些人研究利用硬件实现小波变换，如光学器件、大规模集成电路(VLSI)、数字信号处理器(DSP)和声表面波器件等。其中，光学器件的实现方法由于受到光学透镜的截止频率的影响，因而应用领域受到限制；自从发明了用VLSI和DSP实现小波变换的方法以来，每年都有一定数量的论文发表，但是因为用VLSI和DSP实现小波变换的方法都基于数字方法，其算法复杂度和难度都很高。所以科学家和工程技术人员正在努力寻找一种简便的新方法进行小波变换，试图避免复杂的、繁琐的数学计算，并且希望把小波变换及小波反变换制作成器件。鉴于这种情况下，提出了用声表面波器件阵列实现小波变换的方法(属于模拟实现方法)，并且效果良好，该方法在用模拟器件实现小波变换方面取得了积极性的进展。在目前现有的声表面波式小波变换及小波反变换处理器中，由于叉指换能器的导条包络是按照小波函数的包络加权，如图1所示，图中的虚线即为导条包络，所以叉指换能器的声孔径是随小波函数的包络变化的。当小波函数的包络的幅值变小，叉指换能器的声孔径也会随之变小。我们知道叉指换能器的声孔径越小，衍射越严重。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种多尺度声表面波式小波变换及小波反变换处理器，具有抑制衍射的功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器，包括输入换能器、小波变换输出换能器、小波反变换输出换能器、基片材料、加法器和放大器，所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器由至少两个单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器并联组成；所述的单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器由在基片材料上制作的输入换能器、小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器构成，其中，所述的输入换能器分别与所述的小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器相连；所述的输入换能器接收电信号，将所述的电信号转换为声表面波式的小波变换信号，并将其输出；所述的小波变换输出换能器接收所述的输入换能器输出的声表面波式的小波变换信号，将其转换为电信号式的小波变换信号并输出；所述的小波反变换输出换能器接收所述的输入换能器输出的声表面波式的小波变换信号，将其转换为电信号式的小波反变换信号并输出；所述的小波变换输出换能器的输出信号为不同尺度的小波变换信号；所述的小波反变换输出换能器的输出信号通过相互串联的加法器和放大器，所述的放大器的输出信号为小波反变换信号；所述的输入换能器通过并联方式相互连接。
所述的多尺度声表面波式地小波变换及小波反变换处理器的基片材料为压电基片材料。
所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的小波变换输出换能器为导条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。
所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的输入换能器和小波反变换输出换能器的导条的重叠面积分别按照不同尺度的Morlet二进小波函数的包络面积确定。
所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的输入换能器，小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器的声孔径大小不变，并且不小于2毫米。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明具有抑制衍射的功能，适应于雷达、通讯等领域的特点。。
【附图说明】
图1是现有技术中指条包络按小波函数包络加权的叉指换能器示意图；
图2是根据本发明实施方式中多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器结构的方框图；
图3是根据本发明实施方式中尺度为2-1的单尺度的声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的结构图；
图4是根据本发明实施方式中尺度为2-1的Morlet二进小波函数示意图；
图5是根据本发明实施方式中尺度为2-1的Morlet二进小波函数的包络示意图；
图6是根据本发明实施方式中输入换能器或小波反变换输出换能器示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器，包括输入换能器、小波变换输出换能器、小波反变换输出换能器、基片材料、加法器和放大器，所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器由至少两个单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器并联组成；所述的单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器由在基片材料上制作的输入换能器、小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器构成，其中，所述的输入换能器分别与所述的小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器相连；所述的输入换能器接收电信号，将所述的电信号转换为声表面波式的小波变换信号，并将其输出；所述的小波变换输出换能器接收所述的输入换能器输出的声表面波式的小波变换信号，将其转换为电信号式的小波变换信号并输出；所述的小波反变换输出换能器接收所述的输入换能器输出的声表面波式的小波变换信号，将其转换为电信号式的小波反变换信号并输出；所述的小波变换输出换能器的输出信号为不同尺度的小波变换信号；所述的小波反变换输出换能器的输出信号通过相互串联的加法器和放大器，放大器的输出信号即为小波反变换信号；所述的输入换能器通过并联方式相互连接。所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的基片材料为压电基片材料。所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的小波变换输出换能器为导条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的输入换能器和小波反变换输出换能器的导条的重叠面积分别按照不同尺度的Morlet二进小波函数的包络面积确定。所述的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器的输入换能器，小波变换输出换能器和小波反变换输出换能器的声孔径大小不变，并且不小于2毫米。
这里以图3所示的单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器为例来说明图2所示的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器。
当图2中-k＝-1(即尺度为2-1)时，得到如图3所示的单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器。
图3所示的是尺度为2-1的单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器，它是由输入换能器2--1、小波变换输出换能器3--1、小波反变换输出换能器4--1、压电基片材料6--1构成。
在图3中，输入换能器2--1的导条重叠面积按照尺度为2-1的Morlet二进小波函数的包络面积设计；小波反变换输出换能器4--1的导条重叠面积也按照尺度为2-1的Morlet二进小波函数的包络面积设计；小波变换输出换能器3--1是导条相等重叠、均匀周期的叉指换能器。
在图3中，当电信号5送入到输入换能器2--1时，输入换能器2--1将电信号5转换成声表面波式的小波变换信号在压电基片材料的表面传输，该声表面波式小波变换信号向两个相反方向传输。当小波变换输出换能器3--1收到声表面波式的小波变换信号时，它把该声表面波式的小波变换信号转换成电信号式的小波变换信号7--1，从而实现了小波变换，这样可制作出单尺度声表面波式的小波变换处理器；当小波反变换输出换能器1--1收到声表面波式的小波变换信号时，它把该声表面波式的小波变换信号转换成电信号式的小波反变换信号8--1，从而实现了小波反变换，这样可制作出单尺度声表面波式的小波反变换处理器。
在图3中，输入换能器2--1和小波反变换输出换能器4--1是完全一样的。这里用图4，5，6来说明输入换能器2--1或小波反变换输出换能器4--1的设计。
在图4中，图中的波形线是尺度2-1的Morlet二进小波函数，折线是尺度2-1的Morlet二进小波函数的包络。
在图5中，S-2，S-1，S0，S1，S2在等时间间隔T下的尺度2-1的Morlet二进小波函数的包络面积。
在图6中，a-2，a-1，a0，a1，a2是导条宽度，b-2，b-1，b0，b1，b2是导条间距，H是声孔径(即导条重叠长度)，a-2H，a-1H，a0H，a1H，a2H是各导条的重叠面积，a-2+b-2＝a-1+b-1＝a0+b0＝a1+b1＝a2+b2＝m。
声表面波在时间T内传播的距离为m的情况下，图6中各导条的重叠面积a-2H，a-1H，a0H，a1H，a2H分别按照S-2，S-1，S0，S1，S2的大小来设计。
用上面所论述的方法，对图2中所示的其它单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器进行设计，从而可制作出多个单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器。把这些多个单尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器并联连接，如图2所示，其小波变换输出换能器3--k，...，3-0，...，3-+k的输出信号7--k，...，7-0，...，7-+k就是不同尺度的小波变换信号；其小波反变换输出换能器4--k，...，4-0，...，4-+k的输出信号8--k，...，8-0，...，8-+k通过加法器9和放大器10后，放大器10的输出信号就是小波反变换信号。从而可制作出如图2所示的多尺度声表面波式的小波变换及小波反变换处理器。