小型扬声器的水下声通信系统设计+单片机程序(2)
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录A 单片机程序 25
1 引言
1.1 课题背景与研究意义
海洋在地球表面有百分之七十一的面积，随着人类科技的发展，人类对资源的需求更大，因此近年来随着陆地资源的枯竭，海洋开发实乃当今最热门的领域之一。海洋中隐藏着丰富的资源，比如石油，天然气。对海洋的开采变成如今各国最热门的开发项目之一。随着对海洋的探索，对资源的开采以及各国国防需求，因此，人们对水下通信技术的发展也看的更加重要。同样在军事上，对潜通信也日益重视，海洋是我们珍贵的蓝色领土。要保持陆海兼顾，实施海洋的政策，发扬海洋经济，护卫海洋环境，建立我国在海洋上的强势。
因水下有线的通信探测普遍具有成本高，设备复杂，光传输距离短，电磁波水中消耗大，声波在水中吸收率偏大的诸多缺点，水声通信变成了应用最高的水下通信方法。然而水下通信也有许多不尽人意的缺点，例如声波的速度很慢，与电磁波相比，水声通信的速度很低，而且不可避免的多径效应，带宽窄，空变性，时变性，环境噪声等。目前主要的水下通信方式有长波通信，中微子通信，水下激光通信，水下通信。声波是独一的能进行水下长距离传播能量的形式，因此，相对于其余的通信，水声通信是最适合的水下无线通信方式，各国都很注重对其的深入研究。
水声通信技术，在科技上可以应用于水声传播网络设计，水下航行器间的快速协同，军事上，我们可以利用水声通信进行海洋信号的监听与接收，港口近岸的安全监测，在民用上，捕鱼业可以对鱼群的位置进行检测，提高渔民的捕鱼收获率，同时在自然灾害预警方面也有很大的应用。
1.2 水声通信简介
水声通信的工作原理是借助声波来实现，使用声波信号作为信号的传播介质。最前期的水声通信是采用单边带调模拟通信形式，但是在实际操作中出现了很多缺陷，通信工作效率也很难保证。如今现代的水声通信有了很大的改进，我们利用数字通信模式。相对于早期的单边带调制模拟通信，如今的数字通信具有保密性高，差错可控，易于集成电路，抗干扰能力强，易于与计算机相连等优点。
与此同时，水声通信与无线水下通信区别在于，水声通信系统是使用是换能器来完成能量之间的转换，但是无线通信系统必须应用到无线。水声换能器是一种能进行电能到声能互相转换的元件，类似于天线的作用。水声信道是水声信号的传播途径，它依次包括水面，水体，水底。由于海洋环境的多样性因素影响，比如温度，深度，盐度，水流，水域，气候以及风浪等，对信号有很大的干扰。因此对声道信号来说，实现起来更加复杂，很难得到预期的效果。水声信号的复杂性总结起来说便是强混响，高噪声，信道带宽窄，多径干扰严重。水声信号的复杂性直接导致了水声通道系统的误码率高，传输速率低，传输距离近等问题，这些有待于继续探索与解决。
1.3 国内外的研究现状
1.4 本论文研究主要内容
本论文的主要研究内容是如何建立一个关于小扬声器做换能器的水下声通信系统。本系统核心是利用小型扬声器设计水下换能器。最初由PWM电路调制，将原始的音频信号和高频载波信号经由LM311比较器形成PWM原始信号，再接入逻辑电路后变为两路反相信号分别对上下的功率MOS管进行驱动，留有一段死区时间以有效的防止噪声的生成。之后调制好的PWM信号分别接入IR2112S的功率驱动芯片，再接入LC低通滤波器，目的是滤除PWM波中多余的谐波成分。之后可将调制好的信号输入扬声器中进行换能。
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