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1、一种水声遥控系统本学期的主要实验内容是搭建一个用于水声遥控的发射接收系统。采用单频调制的方式，系统主体部分构建均基于模拟及数字电路原理，并将系统搭建于实验面包板上以便于验证实验效果。一、遥控系统要求：系统收发换能器的帯宽为4〜7KHz,要求该水声遥控系统能够辐射半径为3km的水域,釆用单频FSK的调制方式（载波频率在带宽范围内）。整个系统大体可分为发送和接收两个部分：（一）发送部分：①系统发送信号的设计及优化：如前所述，系统发射信号采用单频FSK的调制方式，载波频率必须在收发换能器的带宽之内（暂定为6KHz）；考虑到声波在水屮的传播速度约为1.5km/s左右，传输距离若为3km,则须大约2s的
2、时间（但设定信号间隔为2s耗时过久）。由于水声信道的不良特性，必然因信号多途而产生时延（频域上表现为频率选择性衰落），浅海环境下多途时延一般为儿十至上百毫秒不等，在此假设该水声信道性能较为良好,多途吋延为15ms。在设计诸如探鱼仪、测深仪及遥控等水声系统时，必须充分考虑到发射信号的盲区时间,在深海坏境下由于能量衰减较大，信号脉宽可设定的较大，而浅海坏境下（主要考虑到多途的影响），脉宽可设定较小（如3〜4ms）,在此暂定为4ms。综上所述，信号初步设定为：脉宽约4ms,单个信号时长约40ms,暂空比约为1/10,采用单频FSK的调制方式，载波频率约为6KHzo发射信号图示如下：图1发射信号示意图
3、②系统发射端的功放设计：考虑到功放已有现成的，而且该实验主要在实验室水池模拟完成，因此功放设计部分暂时从略。（二）接收部分：①前置放大器：考虑到水声信道对声信号的衰减较大，必须在接收前端加以前置放大器，设计要求放大倍数合理并可调，易实现，低噪。②带通滤波器：为避免引入噪声，接收信号必须先进行滤波处理,要求屮心频率尽暈与载波频率一致（约为6KHz）,带宽可自行设计（既要考虑到滤波效果也要考虑实现复杂度）。③检波器：信号滤波后必须经过检波和低通的处理才可作为初步控制输入比较器（实际可视为对信号作1位A/D转换），同样要求在一定性能下的低噪效果。①比较器（门限可调）：经过检波和低通的信号进入比较器后
4、与比较电平相比较，最终可得到可用的控制输入信号；考虑到随距离的变换比较电平也随之变换，因此比较器门限必须可调。（三）信号处理部分：完成对输入信号的鉴宽、信号脉冲个数的鉴别以及输出（或显示）控制信号的功能，该部分可利用单片机或PC机等硬件系统及相应的软件编程实现。二、遥控系统的设计及搭建（电路器件部分相关引脚图可查阅附录部分）：根据第一部分中対系统的要求，可利用各种不同硬件芯片完成相应的功能。现对这一系统的设计及搭建分三部分做一简要介绍。（一）发送部分：为了产生如图1所示的发射波形，可先釆用晶振启振后分频的方法产生载波信号，可采用经典的晶振启振电路，如下图所示：74HC54out严1。歼图2经典
5、的晶振起振电路其屮,R=4.7MQCi=C2^10pf,采用12M的晶振，非门由74HC04芯片提供（用COMS4069芯片也可，但74LS04芯片似乎不太稳定，效果不好）；启振后接4040芯片的11脚进行分频（12M/2"〜5.86KHZ）,即可得到约为5.86KHz的载波，这也与信号设计的载波频率基本一致。（在这里也可以釆用文氏桥振荡器产生正弦载波）方波信号则利用555构成多谐振荡器产生，电路图如下图所示：图3用555定时器组成的占空比可调的多谐振荡器图2经典的晶振起振电路其屮,R=4.7MQCi=C2^10pf,采用12M的晶振，非门由74HC04芯片提供（用COMS4069芯片也可，但
6、74LS04芯片似乎不太稳定，效果不好）；启振后接4040芯片的11脚进行分频（12M/2"〜5.86KHZ）,即可得到约为5.86KHz的载波，这也与信号设计的载波频率基本一致。（在这里也可以釆用文氏桥振荡器产生正弦载波）方波信号则利用555构成多谐振荡器产生，电路图如下图所示：图3用555定时器组成的占空比可调的多谐振荡器其中,C=1uf,R】=5.6KQ,R2=51KH,则q=R】/（R】+R2）~l/10,T=T1+T2=（R1+R2）Cln2~39ms,基本与信号设计的参数一致。另外，也可构成单稳态触发器（PWM）,但要注意此吋周期不可调，只能使占空比发生变化。最后将产生的载波与占空
7、比为1/10的方波通过与门电路相与，则可产生如图1所示的发射信号。S1ASN74AHC04NCap30pFR严KU18RSTTHRCVOLTTRIGvcc▲D25-DISC711■bCl■1GNDOUT3lOOpFNE555PD410kR2Y5RLcKLcND+516TSN74AS04NvccQAQBgQDQHQFgQHGQJQKQLSN54HC4040J至于发射端功放考虑到功放已有现成的，而旦该
