Email this article 
Selective Excitation of Waveguide Modes Using a Horizontal Array of Monopoles
- Authors: Makarov D.V.1, Sosedko E.V.1
-
Affiliations:
- Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 690041, Vladivostok, Russia
- Issue: Vol 69, No 5 (2023)
- Pages: 534-541
- Section: АКУСТИКА ОКЕАНА. ГИДРОАКУСТИКА
- URL: https://journals.rcsi.science/0320-7919/article/view/134467
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791923600592
- EDN: https://elibrary.ru/QPDAQL
- ID: 134467
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
The spatial structure of a far-field acoustic wavefield created by a sparse horizontal array of nondirectional emitters is considered. It is shown that the array can selectively excite certain modes of the acoustic wavefield. The number of an excited mode depends on the angle with respect to the array axis. The results of numerical simulation are presented for two models of a waveguide and for an array mounted at the ocean bottom. It is shown that the efficiency of single mode excitation grows with an increase in the modal number. The angular dependence of the excited modal spectrum is studied. It is shown that this dependence consists of several branches corresponding to the most excited modes
Keywords
About the authors
D. V. Makarov
Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 690041, Vladivostok, Russia
Email: makarov@poi.dvo.ru
Россия, 690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43
E. V. Sosedko
Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 690041, Vladivostok, Russia
Author for correspondence.
Email: makarov@poi.dvo.ru
Россия, 690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43
References
- Таланов В.И. О синтезе антенн в многомодовых волноводах // Изв. Вузов. Радиофизика. 1986. Т. 28. № 7. С. 872–829.
- Городецкая Е.Ю., Малеханов А.И., Таланов В.И., Фикс И.Ш. Синтез и анализ акустических полей в океане / В сборнике “Формирование акустических полей в океане”, Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1991, С. 9–31.
- Clay C.S., Huang K. Single mode transmission and acoustic backscattering measurements in a laboratory waveguide // J. Acoust. Soc. Am. 1980. V. 67. № 3. P. 792–794.
- Gazanhes C., Garnier J.L. Experiments on signal mode excitation in shallow water propagation // J. Acoust. Soc. Am. 1981. V. 69. № 4. P. 963–969.
- Buck J.R., Preisig J.C., Johnson M., Catipovic J. Single-mode excitation in the shallow-water acoustic channel using feedback control // IEEE J. Ocean. Engin. 1997. V. 22. № 4. P. 281–291.
- Елисеевнин В.А. Концентрация энергии в одну нормальную волну, излучаемую в водном слое вертикальной линейной антенной // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 2. С. 275–279.
- Голубева Е.В., Елисеевнин В.А. Излучение одной нормальной волны вертикальной дискретной линейной антенной в водном слое // Акуст. журн. 2008. Т. 54. № 1. С. 62–68.
- Голубева Е.В., Елисеевнин В.А. Мощность, излучаемая вертикальной компенсированной линейной антенной в волноводе Пекериса // Акуст. журн. 2008. Т. 54. № 5. С. 767–773.
- Голубева Е.В., Елисеевнин В.А. Излучение одной нормальной волны вертикальной дискретной линейной антенной в волноводе Пекериса // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 1. С. 70–76.
- Peng D., Gao T., Zeng J. Study on single-mode excitation in time-variant shallow water environment // J. Comput. Acoust. 2014. № 1. P. 1440001.
- Zeng J., Zhao W.Y., Peng D.Y., Li H.F., Gao T.F., Shang E.C. Measurements of ocean bottom low-angle backscattering by single-mode reverberation // J. Acoust. Soc. Am. 2014. V. 136. № 6. 2976–2986.
- Макаров Д.В. Применение метода дискретного представления переменных для формирования амплитудно-фазовых распределений поля на вертикальной антенной решетке в волноводе // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 4. С. 413–430.
- Rutenko A.N., Zykov M.M., Gritsenko V.A., Fershalov M.Yu., Jenkerson M.R., Racca R., Nechayuk V.E. // Environ. Monitor. Assess. 2022. V. 194. 745.
- Елисеевнин В.А. О работе горизонтальной линейной антенны в водном слое // Акуст. журн. 1979. Т. 25. № 2. С. 227–233.
- Елисеевнин В.А. О работе горизонтальной линейной антенны в мелком море // Акуст. журн. 1983. Т. 29. № 1. С. 44–49.
- Елисеевнин В.А. Диаграмма направленности компенсированной излучающей горизонтальной линейной антенны в волноводе // Акуст. журн. 1989. Т. 35. № 3. С. 468–472.
- Dungan M.R., Dowling D.R. Orientation effects on linear tine-reversing array retrofocusing in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 2002. V. 112. № 5. P. 1842–1852.
- Smirnov I.P., Virovlyansky A.L., Edelman M., Zaslavsky G.M. Chaos-induced intensification of wave scattering // Phys. Rev. E. 2005. V. 72. № 2. 026206.
- Makarov D.V., Petrov P.S. Full reconstruction of acoustic wavefileds by means of pointwise measurements // Wave Motion. 2022. V. 115. 103084.
- Komissarov A.A., Makarov D.V., Kholmogorov A.O., Shakirov R.B. Low-frequency sound propagation in an underwater waveguide with a giant gassy pockmark // J. Mar. Sci. Engin. 2023. V. 11. 211.
- Вадов Р.А. Открытие подводного звукового канала, экспериментальные исследования, региональные различия // Акуст. журн. 2007. № 3. С. 313–328.
- Свергун Е.И., Коник А.А., Родионов А.А., Зимин А.В. Короткопериодная изменчивость гидрофизических полей и процессов в Четвертом Курильском проливе по данным экспедиционных исследований // Подвод. Иссл. Робототех. 2022. № 4. С. 53–61.
- Makarov D.V., Uleysky M.Yu., Prants S.V. Ray chaos and ray clustering in an oceanic waveguide // Chaos. 2004. № 1. P. 79–95.
- Kon’kov L.E., Makarov D.V., Sosedko E.V., Uleysky M.Yu. Recovery of ordered periodic orbits with increasing wavelength for sound propagation in a range-dependent waveguide // Phys. Rev. E. 2007. V. 76. № 5. 056 212.
- Макаров Д.В., Улейский М.Ю. Высвечивание лучей и горизонтально-неоднородного подводного звукового канала // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 4. С. 565–573.
- Petrov P.S. ac_modes: simple matlab code for the computation of acoustical normal modes in the ocean. 2019. https://github.com/kaustikos/ac_modes
Supplementary files
