一种增益自适应调节采集电路的制作方法

本发明涉及水声设备设计与制造领域，具体涉及一种增益自适应调节采集电路。

背景技术：

1、水声信道是无线通信领域中最为复杂的信道之一。水声信道的复杂性和不稳定性导致信号在传输过程中的损耗以及多径效应，接收端接收的原始信号幅度衰落，影响信号的完整性。

2、近底接收系统检测到的负压气枪的强近场子波和海底弱反射信号能量差异显著，强近场子波出现信号“截断”现象，导致信号不完整；海底反射信号在传播过程中，距离的增加加剧声能的损失，表现出极弱的信号。信号的采集接收需要能够处理最大范围的数据转换，若采用单一的放大增益，微弱信号经过放大器放大后幅值仍然很小，经a/d变换后会影响数据精度，细节不能得到充分的展现；反之大信号放大后会超出a/d转换的量程，造成信息的丢失。

3、单一的放大增益不能满足这两类信号的完整采集，因此设计开发增益自动可调的程控增益放大器，能够根据波形的振幅自动改变放大电路的增益，使允许输入的信号在很大范围内动态可调。两类信号能量差异较大，增益参数不相同。针对这一问题，开展双通道信号滤波程控与同步采集技术研究。通过预存增益参数实现时间增益曲线，设计双通道信号滤波程控放大电路并采用独立的控制信号。针对强近场子波信号“截断”现象，需要减小增益倍数；反之微弱的海底反射信号需要提高增益倍数，实现两类信号的分别处理，保证数据的完整性。通过处理器分别分割两个通道的信号，一通道保留强近场子波信号，另一通道保留海底反射信号。通过上位机软件实时观测负压气枪信号，实现混合能量差异信号的可分观测。

技术实现思路

1、针对现有技术，本发明公开一种增益自适应调节采集电路，本发明近底接收系统检测到的负压气枪的强近场子波和海底弱反射信号能量差异显著，开展双通道信号滤波程控与同步采集技术研究，通过预存增益参数实现时间增益曲线，设计双通道程控放大电路并采用独立的控制信号，实现混合能量差异信号的可分观测。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种增益自适应调节采集电路，包括：模拟信号输入端、双通道信号调理电路、处理器和上位机；水听器通过两个所述模拟信号输入端分别与所述双通道信号调理电路的每个通道相连，所述双通道信号调理电路的输出端依次与所述处理器和所述上位机相连。

3、优选的，其中所述双通道信号调理电路包括：通道一和通道二；所述通道一由依次相连的滤波器一、自动增益控制agc电路和a/d转换器一组成；所述通道二由依次相连的滤波器二和a/d转换器二组成。

4、优选的，所述自动增益控制agc电路为max9814芯片，具体包括：低噪声前置放大器lna、可变增益放大器vga、输出放大器gain、麦克风偏置电压发生器和agc控制电路；信号经由cin电容进入max9814芯片，第一阶段输入被缓冲，通过所述低噪声前置放大器lna放大，增益为12db；第二阶段由所述可变增益放大器vga控制，所述可变增益放大器vga和所述agc控制电路组合能够增益从20db变化到0db；第三阶段是所述输出放大器gain，固定增益为8db、18db、28db，由一个三态数字输入编程，在未压缩的情况下，所述输出放大器gain的级联增益为40db、50db和60db，最后经过cout电容输出信号。

5、优选的，还包括如下：首先通过所述agc控制电路检测来控制增益，当输出电压超过预设阈值时，所述可变增益放大器vga以可选的时间常数降低增益，以校正过大的输出电压幅度；当输出信号降低振幅时，增益在短时间内保持在降低的状态，缓慢增加到正常值；而且所述agc控制电路由外部定时电容和电压设置。

6、优选的，所述滤波器一和所述滤波器二为有源rc滤波器。

7、优选的，所述处理器为stm32l476芯片。

8、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

9、本发明针对能量差异显著的信号，在以往的单通道采集系统的基础上提出了两点优化：1)增加了自动增益电路，将接收到的原始信号幅度调整到限定的输入范围；2)从单通道向双通道的改进，实现能量差异显著的信号同步处理和观测；

10、在单通道采集系统满足已知信号的采集，通过调节发射功率，达到单个信号的处理和采集，在此基础上的优化具有以下优点：1)接收端自适应调节采集增益，根据信道的变化和信号的接收情况，最大范围的调节接收信号的能量；2)双通道的优化满足能量差异显著信号的同步分别处理和观测。

技术特征：

1.一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，包括：模拟信号输入端、双通道信号调理电路、处理器和上位机；水听器通过两个所述模拟信号输入端分别与所述双通道信号调理电路的每个通道相连，所述双通道信号调理电路的输出端依次与所述处理器和所述上位机相连。

2.如权利要求1所述的一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，其中所述双通道信号调理电路包括：通道一和通道二；所述通道一由依次相连的滤波器一、自动增益控制agc电路和a/d转换器一组成；所述通道二由依次相连的滤波器二和a/d转换器二组成。

3.如权利要求2所述的一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，所述自动增益控制agc电路为max9814芯片，具体包括：低噪声前置放大器lna、可变增益放大器vga、输出放大器gain、麦克风偏置电压发生器和agc控制电路；信号经由cin电容进入max9814芯片，第一阶段输入被缓冲，通过所述低噪声前置放大器lna放大，增益为12db；第二阶段由所述可变增益放大器vga控制，所述可变增益放大器vga和所述agc控制电路组合能够增益从20db变化到0db；第三阶段是所述输出放大器gain，固定增益为8db、18db、28db，由一个三态数字输入编程，在未压缩的情况下，所述输出放大器gain的级联增益为40db、50db和60db，最后经过cout电容输出信号。

4.如权利要求3所述的一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，还包括如下：首先通过所述agc控制电路检测来控制增益，当输出电压超过预设阈值时，所述可变增益放大器vga以可选的时间常数降低增益，以校正过大的输出电压幅度；当输出信号降低振幅时，增益在短时间内保持在降低的状态，缓慢增加到正常值；而且所述agc控制电路由外部定时电容和电压设置。

5.如权利要求2所述的一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，所述滤波器一和所述滤波器二为有源rc滤波器。

6.如权利要求1所述的一种增益自适应调节采集电路，其特征在于，所述处理器为stm32l476芯片。

技术总结
本发明涉及水声设备设计与制造领域技术领域，具体涉及一种增益自适应调节采集电路。包括：模拟信号输入端、双通道信号调理电路、处理器和上位机；水听器通过两个所述模拟信号输入端分别与所述双通道信号调理电路的每个通道相连，所述双通道信号调理电路的输出端依次与所述处理器和所述上位机相连。其中所述双通道信号调理电路包括：通道一和通道二；所述通道一由依次相连的滤波器一、自动增益控制AGC电路和A/D转换器一组成；所述通道二由依次相连的滤波器二和A/D转换器二组成。本发明这种双通道增益自适应采集系统既能保证数据准确的采集，又能保证数据的实时存储和处理，具有一定的可行性。

技术研发人员：李爽,王长宏,杨鑫
受保护的技术使用者：海鹰企业集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1