基于固體中聲載波的信號(hào)傳輸研究.pdf

1、針對(duì)電磁屏蔽和密封環(huán)境等特殊環(huán)境下傳統(tǒng)電磁波通信和線纜通信效果不佳、實(shí)施不便的情況，本文利用超聲波在固體中衰減慢，穿透力強(qiáng)，不受電磁屏蔽和干擾影響等特性，設(shè)計(jì)了一種以超聲波作為載波，在固體媒介中進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)南到y(tǒng)，為特殊環(huán)境下的信號(hào)傳輸提供了一種有效的補(bǔ)充手段。
　　首先，為了保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并穩(wěn)定運(yùn)行，從基礎(chǔ)理論出發(fā)，對(duì)聲波在固體中的基本傳播特性和超聲波換能器的特性及匹配問(wèn)題進(jìn)行了分析。在分析了對(duì)信號(hào)傳輸造成干擾的次級(jí)聲波的形成

2、機(jī)理及消除方法后，對(duì)整個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)和信道進(jìn)行分析，并建立了系統(tǒng)和信道數(shù)學(xué)模型。
　　然后，完成了基于固體中聲載波的信號(hào)傳輸系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)以STM32為控制處理核心，利用以場(chǎng)效應(yīng)管和變壓器為核心的驅(qū)動(dòng)電路激勵(lì)超聲換能器，并通過(guò)以保護(hù)電路、濾波電路和信號(hào)判定電路為核心的信號(hào)調(diào)理電路對(duì)超聲波接收信號(hào)進(jìn)行處理。采用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境MDK進(jìn)行軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，分別對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行控制與狀態(tài)監(jiān)控軟件模塊、信號(hào)發(fā)送軟件模塊和信號(hào)接收軟件

3、模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，完成了信號(hào)的收發(fā)功能。
　　為了提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，降低信號(hào)傳輸時(shí)的干擾，借鑒傳統(tǒng)數(shù)字通信技術(shù)，總結(jié)出了基于系統(tǒng)辨識(shí)和均衡器的次級(jí)聲波消除方案和基于二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)MATLAB軟件進(jìn)行了仿真與驗(yàn)證。
　　最后，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了整體調(diào)試，并完成了信號(hào)傳輸系統(tǒng)的功能和性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)的硬件電路和軟件算法設(shè)計(jì)可行，能夠完成通過(guò)超聲波加載信號(hào)在高純度尼龍