基于固體中聲載波的信號傳輸研究.pdf

1、針對電磁屏蔽和密封環(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、實施不便的情況，本文利用超聲波在固體中衰減慢，穿透力強，不受電磁屏蔽和干擾影響等特性，設(shè)計了一種以超聲波作為載波，在固體媒介中進行信號傳輸?shù)南到y(tǒng)，為特殊環(huán)境下的信號傳輸提供了一種有效的補充手段。
　　首先，為了保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并穩(wěn)定運行，從基礎(chǔ)理論出發(fā)，對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題進行了分析。在分析了對信號傳輸造成干擾的次級聲波的形成

2、機理及消除方法后，對整個信號傳輸系統(tǒng)和信道進行分析，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傳輸系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計。硬件系統(tǒng)以STM32為控制處理核心，利用以場效應(yīng)管和變壓器為核心的驅(qū)動電路激勵超聲換能器，并通過以保護電路、濾波電路和信號判定電路為核心的信號調(diào)理電路對超聲波接收信號進行處理。采用集成開發(fā)環(huán)境MDK進行軟件系統(tǒng)的開發(fā)，分別對系統(tǒng)運行控制與狀態(tài)監(jiān)控軟件模塊、信號發(fā)送軟件模塊和信號接收軟件

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