水声通信网络节点设计

发布时间：2017-03-20 13:07

  本文关键词：水声通信网络节点设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：“水声通信网络节点”是863计划海洋技术领域“十一五”期间部署的项目,国家非常重视海洋资源的开发。综合一些水声通信网络节点研究所存在的问题与设计要求,针对无线电波在水中存在衰减和节点体积大的问题,本文对水声通信网络节点硬件平台进行研究,以满足水声通信网络测试需求。水声通信网络节点硬件平台主要由水声发射模块与水声接收模块构成。本文主要研究内容:水声发射模块中,水声发射信号源采用单片机产生m序列并经DDS芯片调制为模拟信号,利用桥接运放电路设计水声功率放大器,并进行了水声功率放大器的放大电路仿真;水声接收模块中,采用低噪声运放芯片设计水声低噪声放大滤波电路,对采集存储传输单元进行设计,并仿真验证了水声接收模块的差动放大功能。在电路仿真无误的情况下,搭建水声通信网络系统实验平台,并进行实验室和室外拉距实验测试。测试结果表明:在实验室水箱中测试时,水声接收模块的差动放大电路使信号放大约100倍;室外拉距实验测试时,在水深1m的浅水域,系统传输正常,测距误差不超过0.5m,基本满足水声通信网络测试需求。
【关键词】：水声通信网络节点 水声通信 水声发射模块 水声接收模块
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展动态10-13
• 1.2.1 水声通信网络的国内外现状及发展动态10-12
• 1.2.2 水声通信网络节点的国内外现状及发展动态12-13
• 1.3 本文的主要内容及结构13-15
• 2 系统的总体方案15-25
• 2.1 系统的设计要求及主要技术指标15
• 2.2 系统的总体结构15-16
• 2.3 水声发射模块16-20
• 2.3.1 水声发射模块主要技术指标16
• 2.3.2 水声发射模块方案16-17
• 2.3.3 水声发射模块基本硬件选型17-20
• 2.4 水声接收模块20-23
• 2.4.1 水声接收模块差动放大电路主要技术指标20
• 2.4.2 水声接收模块总体方案20-21
• 2.4.3 水声接收模块基本硬件选型21-23
• 2.5 本章小结23-25
• 3 水声发射模块设计25-38
• 3.1 水声发射信号源设计原理25-28
• 3.1.1 伪随机序列——m序列简介25
• 3.1.2 m序列产生原理25-26
• 3.1.3 m序列特性26-27
• 3.1.4 DDS原理27-28
• 3.2 水声发射信号源硬件设计28-33
• 3.2.1 水声发射信号源设计所需的芯片结构分析28-29
• 3.2.2 水声发射信号源的电路设计29-31
• 3.2.3 水声发射信号源的软件设计31-33
• 3.2.4 产生m序列的仿真33
• 3.3 水声功率放大器设计33-37
• 3.3.1 水声功率放大器的硬件电路设计33-36
• 3.3.2 水声功率放大电路的仿真36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 水声接收模块设计38-53
• 4.1 水声接收模块低噪声差动放大滤波电路38-42
• 4.1.1 水声接收模块低噪声放大滤波电路所需芯片功能分析38-39
• 4.1.2 水声接收模块低噪声放大滤波电路硬件电路设计39
• 4.1.3 水声接收模块低噪声放大滤波电路仿真39-41
• 4.1.4 水声接收模块低噪声放大滤波电路与采集单元的匹配网络41-42
• 4.2 水声接收模块采集单元42-46
• 4.2.1 水声接收模块采集单元所需芯片功能分析42-43
• 4.2.2 水声接收模块采集单元的硬件电路设计43-44
• 4.2.3 水声接收模块采集单元的软件设计44-46
• 4.3 水声接收模块存储单元46-50
• 4.3.1 水声接收模块存储单元所需芯片功能分析46
• 4.3.2 水声接收模块存储单元的硬件电路设计46-47
• 4.3.3 水声接收模块存储单元的软件设计47-50
• 4.4 水声接收模块接口单元50-52
• 4.4.1 水声接收模块接口单元所需芯片简述50-51
• 4.4.2 水声接收模块接口单元硬件电路设计51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 系统测试与分析53-60
• 5.1 水声发射模块功率放大器调试53-54
• 5.2 水声接收模块差动放大电路调试54-56
• 5.3 系统测试56-60
• 5.3.1 系统近距离测试56-58
• 5.3.2 系统远距离测试58-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 全文工作总结60
• 6.2 研究展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 致谢67-68

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