CN105553488A - 新型水下个人语音通信系统发射机 - Google Patents
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Abstract
新型水下个人语音通信系统发射机。本发明具有效率高和小型化的优点，同时采用了光电耦合电路对系统的数字信号和模拟信号进行了隔离，增强了其抗干扰能力。本发明包括光电耦合模块、功率放大器、变压器及匹配网络模块、换能器；其结构要点是：所述光电耦合模块输出连接功率放大器，功率放大器的输出连接变压器及匹配网络模块，变压器及匹配网络模块的输出连接换能器。所述光电耦合模块由发光元件（发光二极管）和光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起；所述功率放大器采用具有较高效率的D类功率放大器SSM2305；所述匹配网络模块采用调谐匹配，所述变压器完成阻值匹配；所述换能器采用压电式水声换能器。
Description
技术领域
本发明属于无线通信网络领域，具体地涉及一种新型水下个人语音通信系统发射机。
背景技术
随着人类对海洋开发利用的深入以及近几年网络的普及和移动通信的飞速发展，对于任何时间任何地点可以进行通信的要求也越来越强烈。例如潜水员在执行水下任务时需要与舰船、潜艇、岸上的人员以及蛙人之间需要通信，这时最有效的方式就是利用水声语音通信。水下语音通信机已成为我国国防和海洋开发事业迫切需要的一项产品，由于我国在水下语音通信的研究还不是很深入透彻，在这方面的技术不成熟；而且目前还在引进一些国外的先进技术和产品。
因此，研究具有自主知识产权、便携式低成本、低功耗的水下个人语音通信系统有着重要的应用价值。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提出一种新型水下个人语音通信系统发射机。本发明具有效率高和小型化的优点，同时采用了光电耦合电路对系统的数字信号和模拟信号进行了隔离，增强了其抗干扰能力。
为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种新型水下个人语音通信系统发射机，包括光电耦合模块、功率放大器、变压器及匹配网络模块、换能器；其结构要点是：所述光电耦合模块输出连接功率放大器，功率放大器的输出连接变压器及匹配网络模块，变压器及匹配网络模块的输出连接换能器。
作为本发明的一种优选方案，所述光电耦合模块由发光元件（发光二极管）和光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起。
作为本发明的另一种优选方案，所述功率放大器采用具有较高效率的D类功率放大器SSM2305。
作为本发明的另一种优选方案，所述匹配网络模块采用调谐匹配，所述变压器完成阻值匹配。
作为本发明的又一种优选方案，所述换能器采用压电式水声换能器。
本发明的有益效果是。
本发明提出了一种用于水下个人语音通信系统的新型发射机。该发射机具有效率高、抗干扰能力强、小型化的优点。发射机由光电耦合模块、D类功率放大器、变压器、匹配网络模块及发射换能器组成。设计并实现了消声水池试验，实验结果证明了系统的可行性，符合相应的设计要求。
本发明水下个人语音通信发射机子系统具有效率高和小型化的优点，同时采用了光电耦合电路对系统的数字信号和模拟信号进行了隔离，增强了其抗干扰能力，具有效率高、抗干扰能力强、体积小的优点，适合在水下个人语音通信系统中使用，制作并成功调试了硬件电路，最后进行了水池测试实验，对发射机的工作可靠性和工作性能进行了测试。结果表明，本发明可以很好的应用到水下语音通信中。
附图说明
图1是本发明新型水下个人语音通信系统发射机的组成框图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明新型水下个人语音通信系统发射机的组成框图。其中，包括光电耦合模块、功率放大器、变压器及匹配网络模块、换能器；其结构要点是：所述光电耦合模块输出连接功率放大器，功率放大器的输出连接变压器及匹配网络模块，变压器及匹配网络模块的输出连接换能器。
所述光电耦合模块是起隔离作用，避免电信号之间的干扰，提高系统的抗干扰能力；本发明光电耦合部分是系统中很重要的组成，可以避免电路板上信号之间的相互干扰，提高其抗干扰能力，同时当功率放大器烧毁的时候，它也能起到保护前级DSP系统的作用；光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它是由发光元件（发光二极管）和光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起。光电耦合器以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，两个信号之间没有电气联系，只有光的联系。发光元件为输入回路，将电能转换为光能；光敏元件为输出回路，再将光能转换为电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而实现其抗干扰的特性。常见的光电耦合器中的光敏元件由一个光电三极管组成，输入信号与输出信号之间没有比例关系，所以只适用数字信号。如果要对模拟信号进行隔离，须使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接收电路用于反馈。这样，虽然两个光接收电路都是非线性的，但两个光接收电路的非线性特性都是一样的，就可以通过反馈通路的非线性来抵消通路的非线性，从而达到线性隔离的目的。市场上的线性光耦有几种可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC系列等。本发明采用芯片LOC111，其主要工作指标为：（1）、线性度0.01％，动态范围0.25％；（2）、传输增益(K3=K1/K2)：典型值为1，动态范围为15％；（3）、LED压降VD1为1.3~1.85V，典型值为1.6V；（4）、隔离电压：最高峰值可达8000V；（5）、信号带宽：大于200kHz。
本发明所述功率放大器采用具有较高效率的D类功率放大器SSM2305，其输出功率信号；匹配网络负责小输出阻抗的功放与大输入阻抗的负载之间的匹配，使负载输出额定功率；换能器将电信号转化为声信号，辐射到水中。所述D类放大器的突出优点就是高效率，同时采用D类功放芯片能够使电路简单，所以本发明选择D类功率放大器SSM2305。所述SSM2305是AD公司产品，采用5.0V单电源供电方式；同时当功放8Ω负载时1.3W功率输出，4Ω负载时2.2W功率输出；采用专有的扩频脉冲密度调制技术(PDM)，包含了Σ-Δ调制技术，将电路的EMI影响降到最低；采用全桥输出，可以从-5V—+5V输出。
所述匹配网络模块采用调谐匹配，所述变压器完成阻值匹配；其中所述调谐匹配是指采用外加的阻抗元件与负载的电抗成分相互抵消，使等效负载整体趋于纯阻态，以减少功率传输过程中的无功成分。阻值匹配主要是利用变压器来完成的，变压器具有阻抗变换的作用，能够变换换能器的有功电阻，使系统满足最大功率传输；本发明所述换能器采用压电式水声换能器；换能器处于整个发射机系统中的末级，负责将经过功率放大器放大的功率电信号转变成声信号，发射到水中。电路中的各项参数的确定都是由换能器的性能来确定的。采用阻抗分析仪测得实验选用换能器的特性阻抗和工作频率，由此可以算出换能器的等效阻抗RL，同时根据系统要求和主动声纳方程即可计算出换能器和功放所需的最小功率，这些都为功率放大器的功率选择和匹配电路的设计提供依据。
Claims (5)
1.新型水下个人语音通信系统发射机，包括光电耦合模块、功率放大器、变压器及匹配网络模块、换能器；其特征在于：所述光电耦合模块输出连接功率放大器，功率放大器的输出连接变压器及匹配网络模块，变压器及匹配网络模块的输出连接换能器。
2.根据权利要求1所述的新型水下个人语音通信系统发射机，其特征在于：所述光电耦合模块由发光元件（发光二极管）和光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起。
3.根据权利要求1所述的新型水下个人语音通信系统发射机，其特征在于：所述功率放大器采用具有较高效率的D类功率放大器SSM2305。
4.根据权利要求1所述的新型水下个人语音通信系统发射机，其特征在于：所述匹配网络模块采用调谐匹配，所述变压器完成阻值匹配。
5.根据权利要求1所述的新型水下个人语音通信系统发射机，其特征在于：所述换能器采用压电式水声换能器。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109818673A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 浙江大学城市学院 | 一种可见光通信无线广播系统信号发射模块电路 |
| CN109818674A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 浙江大学城市学院 | 一种可见光通信无线广播系统信号接收模块电路 |
| CN109921859A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-21 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种具有应答功能的水下发射声源 |
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2014
- 2014-10-28 CN CN201410581946.1A patent/CN105553488A/zh active Pending
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| CN109818674A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 浙江大学城市学院 | 一种可见光通信无线广播系统信号接收模块电路 |
| CN109818673B (zh) * | 2019-03-25 | 2023-09-12 | 浙江大学城市学院 | 一种可见光通信无线广播系统信号发射模块电路 |
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160504 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |