声波在介质中传播,特别是在水中,具有非线性的特性。两束沿着相同方向的、且具有不同频率的声波,在介质中的相互作用会产生具有较强指向性的差频声波。参量阵使声波沿固定方向传播,利用声波信号在介质中的非线性作用,自解调形成具有高度指向性的差频声波。将参量阵与相控阵技术结合,设计出的相控参量阵,可以实现差频波束定向偏转,取代传统使用机械偏转的方法。本文根据前人的研究经验,对参量阵的理论基础,系统设计,技术实现等方面进行了深入的研究与讨论。主要工作如下:(1)研究了声学参量阵的理论基础。对“Westervelt方程”、“Berktay远场解”进行了分析与讨论,为了改变传统的通过机械偏转的方式,而引入了相控阵的知识。(2)本系统运用了数字波束形成技术,所以本文对数字波束形成的基本理论进行了研究与分析。通过MATLAB模拟了32个阵元组成的线阵列参量阵产生的差频波束在-30°到30°之间的指向性,并且计算了要达到某个偏转角时,每个阵元所需要的时延。(3)由于系统使用的DAC采样率的限制(最大频率为750k),最小时延为1333ns,若阵列单元做整数倍的采样间隔时延,相控参量阵差频声波的最小偏转角不能无限小,最小偏转角为5°左右,使得参量阵的波束只能发射到几个固定的角度上。为了实现差频声波的任意角度的偏转,本文引入了分数时延的方法,将系统的最小时延进行分数处理,获得更小的系统最小时延。并设计合适的滤波器来逼近理想的分数时延滤波器的特性,实现了参量阵系统偏转角小于1°的预期目标。(4)对本论文所设计的系统进行测试。为了保证系统测试的准确性,首先探讨了系统测试时所采用的方法,并对系统测试的环境状态和相控参量阵所需要发射到的角度进行了叙述。判断形成的最小偏转角是否能满足小于1°的误差,通过测试,发现测试结果基本符合系统的设计需求。本文设计的相控参量阵经过测试验证表明所设计的产品符合系统的功能需求,已经正式交付。