水下無線數(shù)字收發(fā)系統(tǒng)研究.pdf

1、水下無線通信技術主要應用于水下航行器、潛水員之間的數(shù)據(jù)通信，水下無人設備的導航與控制和水下傳感網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I域。水下通信中越來越多的音頻、圖像傳輸和數(shù)據(jù)實時交換的要求對水下無線通信技術提出了更高的標準。傳統(tǒng)的水聲通信技術受環(huán)境噪聲干擾較大，由于其較小的通信帶寬和較低的通信速率，加之信號的傳輸延遲大，使水聲通信的質(zhì)量難以提高;水下藍綠激光通信則因為海水介質(zhì)的散射吸收作用，以及系統(tǒng)結構的高度對準要求，使實際應用受到較大限制;超長波通信

2、的天線體積龐大，能耗較高，且通信速率很低，僅用于路基對潛的戰(zhàn)略應用。
　　近年來，應用數(shù)字信號處理技術提高水下通信系統(tǒng)的通信性能以及水下天線性能的研究是水下無線通信領域的研究熱點。在國際上，部分大學和研究機構已經(jīng)進行了針對水下射頻通信過程的研究，并且取得了相應的成果。國內(nèi)部分高校也進行了相關的研究工作，但尚處于起步階段，需要進一步發(fā)展。
　　在本文工作的前一階段，實驗室已經(jīng)進行了水下天線方面的研究，針對水下電磁波傳輸衰減較大

3、的特點，設計出了用于水下近距離射頻通信的環(huán)形天線。本文的主要工作內(nèi)容是建立水下射頻通信的數(shù)字收發(fā)系統(tǒng)，由于所需工作頻段無商品化芯片選用，研究工作主要包括數(shù)字信號處理器(DSP)的應用開發(fā)，數(shù)字調(diào)制解調(diào)功能的實現(xiàn)以及相應功率放大模塊的設計，為后續(xù)完整的數(shù)字收發(fā)機設計提供基礎。
　　首先介紹了水下無線通信的現(xiàn)狀，對目前已有的幾種水下通信技術進行了對比分析，討論了水下射頻通信技術的優(yōu)勢以及應用范圍。
　　第二章對水下天線的主要參數(shù)

4、進行了分析，并完善了水下天線的阻抗匹配和功率放大設計。
　　第三章對相關的數(shù)字信號處理技術進行了介紹和研究，包括:數(shù)字濾波技術、數(shù)字弱信號檢測技術和數(shù)字調(diào)制解調(diào)原理。分析了數(shù)字信號處理技術具有的優(yōu)勢。
　　第四章對數(shù)字通信系統(tǒng)的整體結構設計進行了論述，設計出了完整的數(shù)字收發(fā)系統(tǒng):在發(fā)射端使用直接數(shù)字頻率合成器(DDS)芯片實現(xiàn)了基本的數(shù)字調(diào)制過程;在接收端使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和數(shù)字信號處理器完成了5M/s的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字解調(diào)過