一种实现水声通信的硬件平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水声通信领域，是一种实现水声通信的硬件平台。
【背景技术】
[0002]海洋覆盖着71%的地球表面，其中蕴藏着丰富的矿产资源，能够带来非常大的经济效益。此外，我国海域辽阔，与周边国家为了海洋权益经常发生冲突，尤其在南海和东海，海洋安全形势十分严峻。海洋领域在国家发展中已占据十分重要的战略地位。而建立高效、可靠的水声通信机制一直是海域研究的重点。
[0003]而水声信道是一个及其复杂的时变、空变的信道，不论是受多径效应、多普勒频移还是传播损失的影响，信号在水声传播的过程中会发生难以预测的变化。对于受干扰信号，高效的调制解调、编解码、信号处理方式是提高通信效果的重要方法。因而设计一种适用于水声通信的硬件平台极为重要。相应的硬件平台必须具备相应的处理能力。
[0004]公告号为CN204697065U，名称为《一种水声通信处理平台硬件系统》的中国专利申请公开了一种主要用于水声通信的硬件平台，但该系统在接收端没有对接收信号可控功能，对于幅度变化较大的信号不能进行精准处理，从而影响通信效果。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种便于实现的硬件平台，具有收发合置功能，支持全双工工作，且具有高效、可靠的信号处理能力，采用相应的低功耗硬件，并设定了闲时休眠模式，来达到低功耗的目标。
[0006]针对上述问题，本实用新型采用如下技术方案:一种实现水声通信的硬件平台，包括控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器、A/D模数转换器、程控放大器、带通滤波器、第二换能器、前置放大器、电压比较器;所述的控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器依次连接;所述的第二换能器、带通滤波器、程控放大器、A/D模数转换器、控制模块依次连接;所述的第二换能器和控制模块之间还依次连接有前置放大器和电压比较器。
[0007]优选的，所述的控制模块与存储器连接。
[0008]优选的，所述的控制模块包括依次连接的ARM处理器和FPGA；所述的FPGA分别与D/A数模转换器和A/D模数转换器连接;所述的ARM处理器分别与存储器和电压比较器连接。
[0009]优选的，所述的ARM处理器采用ARM9芯片S3C2440型。
[0010]优选的，所述的FPGA采用阿尔特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
[0011]本实用新型的有益效果是:一种实现水声通信系统的硬件平台，包括控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器、A/D模数转换器、程控放大器、带通滤波器、第二换能器、前置放大器、电压比较器;本实用新型硬件皆选用高速低功耗器件，来满足水下长时间工作要求，并加入导频功能，来控制部分模块上电工作以达到节约功耗目的；经实测，本平台可实现可靠的数据传输。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型一种实现水声通信的硬件平台的系统框图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0014]见图1，一种实现水声通信的硬件平台，包括控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器、A/D模数转换器、程控放大器、带通滤波器、第二换能器、前置放大器、电压比较器;所述的控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器依次连接;所述的第二换能器、带通滤波器、程控放大器、A/D模数转换器、控制模块依次连接;所述的第二换能器和控制模块之间还依次连接有前置放大器和电压比较器。
[0015]所述的控制模块与存储器连接。
[0016]所述的控制模块包括依次连接的ARM处理器和FPGA;所述的FPGA分别与D/A数模转换器和A/D模数转换器连接;所述的ARM处理器分别与存储器和电压比较器连接。
[0017]所述的ARM处理器采用ARM9芯片S3C2440型。
[0018]所述的FPGA采用阿尔特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
[0019]在发送端，ARM处理器通过串口发送数据到FPGA中进行相应处理。D/A数模转换器与FPGA相连，对处理后的信号进行数模转换，D/A数模连接功率放大器，模拟信号经过功率放大后，传给与功率放大器相连的第一换能器，电信号经由第一换能器转换为声信号后进入水声信道中传输。
[0020]在接收端，经由信道传播后的声信号，在接收时先由第二换能器转为电信号后传给带通滤波器，滤去其他频段噪声。带通滤波器连接程控放大模块，对信号进行程控增益放大，放大增益由FPGA进行实时控制，来确保处理信号处于最佳幅度值，以提高通信质量。程控放大器连接A/D模数转换器，A/D模数转换器连接FPGA。程控放大后的信号经由模数转换后，由FPGA读入进行相应处理。FPGA将处理后的数据通过串口传给ARM处理器即完成通信过程。
[0021 ]对于导频功能，导频信号在第二换能器接收后先进行前置放大，前置放大器后接电压比较器，电压比较器连接ARM处理器。电压比较器对放大后信号进行相应处理后传给ARM处理器，进行频率判决，来决定FPGA的工作与否。大大节约了系统功耗。
【主权项】
1.一种实现水声通信的硬件平台，其特征在于:包括控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器、A/D模数转换器、程控放大器、带通滤波器、第二换能器、前置放大器、电压比较器;所述的控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器依次连接;所述的第二换能器、带通滤波器、程控放大器、A/D模数转换器、控制模块依次连接;所述的第二换能器和控制模块之间还依次连接有前置放大器和电压比较器。2.根据权利要求1所述的一种实现水声通信的硬件平台，其特征在于:所述的控制模块与存储器连接。3.根据权利要求2所述的一种实现水声通信的硬件平台，其特征在于:所述的控制模块包括依次连接的ARM处理器和FPGA;所述的FPGA分别与D/A数模转换器和A/D模数转换器连接;所述的ARM处理器分别与存储器和电压比较器连接。4.根据权利要求3所述的一种实现水声通信的硬件平台，其特征在于:所述的ARM处理器采用ARM9芯片S3C2440型。5.根据权利要求3所述的一种实现水声通信的硬件平台，其特征在于:所述的FPGA采用阿尔特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
【专利摘要】本实用新型提供一种实现水声通信系统的硬件平台，包括控制模块、D/A数模转换器、功率放大器、第一换能器、A/D模数转换器、程控放大器、带通滤波器、第二换能器、前置放大器、电压比较器；本实用新型硬件皆选用高速低功耗器件，来满足水下长时间工作要求，并加入导频功能，来控制部分模块上电工作以达到节约功耗目的；经实测，本平台可实现可靠的数据传输。
【IPC分类】H04B13/02
【公开号】CN205356352
【申请号】CN201521022291
【发明人】陈健, 张金华, 李德识, 黄威, 熊正强
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月10日