超声波通信的原理与实现

ki . com . cn/Article/CDMD-10217-2009059144 . htm

超声波语音通信调制器的设计

叶志强

摘要:在现代信息战中，随着电子对抗技术和装备的不断发展，战场电磁环境更加恶劣，通信电子战日趋激烈。这限制了无线电通信在一些特殊战术背景下的应用。为了保证通信链路的安全和畅通，有必要研究适合军事通信的各种抗干扰、抗截获、抗测向技术，寻求适合这些特定环境的新的通信方式。超声波语音通信就是在这种背景下提出的。本文首先简要介绍了AM调制、采样定理、直接数字频率合成等相关基础理论。然后，根据课题的具体要求，提出了一种基于DDS基本原理和FPGA与单片机相结合的硬件平台的AM数字调幅方案。设计中渗透了软件无线电的思想，将原本由ADI公司构建的电路通过软件编程实现，增加了系统的灵活性。其次，详细介绍了整个系统的硬件和软件设计。系统硬件电路由调幅电路和功放电路组成，其中调幅电路包括模拟部分、数字部分和电源部分，主要完成语音信号和载波信号的数字调幅功能。功放电路是一个独立的电路板，主要放大调幅信号驱动换能器，从而以超声波的形式发送信息。详细分析了硬件电路各部分的设计和工作过程，并给出了相应的电路图。系统的软件设计包括两个方面:一方面是单片机的软件设计，主要利用IAREmbeded Workbench开发环境完成系统的界面显示和各种调幅参数的设置；另一方面是FPGA软件的设计，主要使用Quartus II进行软件开发，使用VHDL内嵌的图表编辑器的原理图图形输入法和Quartus II的混合编程方式编写各个模块单元，在FPGA中实现调幅功能。最后对调制系统进行了测试，测试结果表明系统工作稳定，基本达到了预期的设计要求。