基于FSK的感应通信系统设计
- 格式:doc
- 大小:176.00 KB
- 文档页数:12
数字通信系统的设计与实现摘要:数字频带系统作为一切数字通信传输的基础,无论在多么复杂的数字通信传输中数字频带系统永远都会存在,2是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息,是数字通信中使用较早的一种调制方式。
本设计为实现2数字通信系统,设计中利用仿真软件,采用2的设计方法对基带信号进行调制解调,完成整个传输系统仿真。
仿真过程旨在对传输系统各模块的参数设置包括码速率,滤波器的截止频率等,观察并分析波形。
最后达到对该传输系统的一个全面性能分析。
关键词:2;;系统仿真目录第1章引言............................................................................................. 错误!未指定书签。
1.1背景和意义.................................................................................... 错误!未指定书签。
1.2本课程设计的主要内容与结构安排 .......................................... 错误!未指定书签。
1.2.1主要内容 ................................................................................. 错误!未指定书签。
1.2.2本次设计的结构安排............................................................. 错误!未指定书签。
第2章2基本原理................................................................................. 错误!未指定书签。
2.12的基本原理................................................................................. 错误!未指定书签。
fsk通信原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解FSK通信的基本原理,掌握FSK调制解调技术的关键概念。
2. 学生能够运用FSK通信原理分析实际通信系统中的信号传输与接收过程。
3. 学生掌握FSK通信系统的性能指标,如带宽、功率、误码率等。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识设计简单的FSK通信系统,包括调制和解调过程。
2. 学生能够利用仿真软件对FSK通信系统进行模拟,观察和分析通信过程中的信号变化。
3. 学生能够通过实验验证FSK通信原理,提高实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对通信科学的兴趣,激发他们探索通信技术发展的热情。
2. 培养学生的团队合作精神,提高他们在实际操作中解决问题的能力。
3. 引导学生关注通信技术在国家和人类发展中的应用,增强他们的社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生,结合学科特点,注重理论与实践相结合,以提高学生的知识运用能力和实际操作技能。
课程目标具体、可衡量,旨在帮助学生和教师明确课程预期成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. FSK基本原理:介绍FSK调制解调技术的概念、原理及其在通信系统中的应- 教材章节:第三章“数字调制解调技术”第2节“频移键控(FSK)”- 内容列举:FSK定义、FSK调制过程、FSK解调过程、FSK信号特点。
2. FSK通信系统性能分析:讲解FSK通信系统的关键性能指标,如带宽、功率、误码率等。
- 教材章节:第三章“数字调制解调技术”第3节“FSK通信系统性能分析”- 内容列举:带宽计算、功率分配、误码率分析、抗干扰能力。
3. FSK通信系统设计:引导学生学习如何设计FSK通信系统,包括调制器和解调器的设计。
- 教材章节:第四章“通信系统设计”第1节“FSK通信系统设计”- 内容列举:FSK调制器设计、FSK解调器设计、系统参数选择、性能优化。
4. FSK通信实验:安排实际操作环节,让学生动手进行FSK通信实验,加深对理论知识的理解。
课程设计任务书学生姓名:王远善专业班级:电信0902 指导教师:陈永泰工作单位:信息工程学院题目:FSK通信系统的设计初始条件:具备通信课程的理论知识;具备模拟与数字电路基本电路的设计能力;掌握通信电路的设计知识,掌握通信电路的基本调试方法;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、完成FSK移频数据传输电路的设计,实现基带信号的FSK传输功能,收发波形一致。
2、完成系统中相关调制、传输以及解调模块电路的设计。
3、载波信号频率:2950Hz、1475Hz、峰值:5V;基带信号为M序列,峰值为1V的方波。
4、进行系统仿真,调试并完成符合要求的课程设计书。
时间安排:十九周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:摘要................................................................... . (1)1 目的分析 (2)1.1 任务分析 (2)1.2 具体分析 (2)2 2FSK基本原理分析 (3)2.1 2FSK信号的时域表达式 (3)2.2 2FSK信号的功率谱密度 (4)3 模块电路分析 (7)3.1 主振荡器设计 (7)3.2 M序列发生器电路设计 (8)3.3 分频器设计 (9)3.4 波形变换器设计 (9)3.5 调制电路设计 (10)3.6 解调系统设计 (10)4 总电路原理图 (12)5 实物图...................................................................136 各个电路的仿真波形 (14)7 元件清单 (16)8 心得体会 (17)参考文献 (18)在现代数字通信系统中,频带传输系统的应用最为突出。
用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制,已调信号通过信道传输到接收端,在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号,这种数字信号的反变换称为数字解调,把包含调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。
FSK 传输系统实验一、 实验目的1. 熟悉掌握FSK 调制系统的原理2. 学习使用已有实验电路进行FSK 系统调制 二、 实验原理原理部分详见讲义。
三、实验内容(一)FSK 调制1. 将KP03放置在FSK 端。
2. 测量FSK 系统输入码元传输速率。
TPM01为发送码元传输时钟,记为f b 。
3.4. FSK 传号频率和空号频率测量KG01放在测试数据,KG02[3:1]=100(1代表跳线插入,0代表跳线拔出),此时FSK 调制的输入数据为一周期较长的随机码流,以FSK 输入数据TPM02为同步,观察FSK 输出波形TPi3。
用光标测量传号频率,记为f 1;空号频率,记为f 2。
比较f b ,f 1,f 2之间的关系。
计算FSK 的中心频率f 0,Δf ,带宽。
示波器操作技巧:按下水平菜单按钮,选择:“Set Trigger Holdoff ”,选择旋钮,可以使波形动态稳定。
实验现象: FSK 输出波形:波形如左图所示,可见fb 的频率为8KHz 。
①黄色为FSK输出波形,蓝色为FSK输入数据TPM02同步信号,从图上可以大致看出,当输入波形为高电平时,输出波形频率较高,当输入波形为低电平时,输出波形频率较低。
②用光标测量可得,FSK传号频率为32KHz,空号频率为16KHz。
传号频率f1是fb的4倍,空号频率f2是fb的2倍。
③FSK的传输带宽Br=2Δf+2B,Δf = 16KHz,所以传输带宽为48KHz。
5.发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测将示波器设置在(x-y)方式,可从相平面上观察TPi03和TPi04的正交性,其李沙育应为一个圆。
实验现象:6. 正交调制输出信号观察示波器测量TPK03波形,以TPM02为同步。
观察TPK03的包络情况。
正交调制频率频率幅度幅度幅度频率一般调制基带频谱中频频谱带通滤波器实验现象:该李沙育图形不是标准的圆形,可见同相支路和其正交之路信号并非完全正交,这应该是实验箱程序不够完善,仪器不够精确导致的。
fsk通信系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握FSK通信系统的基本原理和应用,包括频率分割、调制解调技术等。
知识目标要求学生了解FSK通信系统的优点和局限性,能够分析并解决实际通信问题。
技能目标则要求学生能够运用FSK通信系统进行数据传输和接收,具备实际操作能力。
情感态度价值观目标则是培养学生的创新意识和团队合作精神,激发他们对通信技术的兴趣和热情。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括FSK通信系统的原理、优点、局限性以及应用。
首先,介绍FSK通信系统的基本原理,包括频率分割和调制解调技术。
其次,讲解FSK通信系统的优点,如抗干扰能力强、传输速率高等。
然后,分析FSK通信系统的局限性,如频率资源受限、功率消耗大等。
最后,举例介绍FSK通信系统在实际应用中的案例,如电话通信、无线网络等。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标,将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先,采用讲授法,向学生讲解FSK通信系统的原理、优点、局限性以及应用。
其次,运用讨论法,引导学生分组讨论实际通信问题,培养他们的解决问题的能力。
接着,采用案例分析法,分析具体案例,使学生更好地理解FSK通信系统的应用。
最后,进行实验操作,让学生亲自动手,掌握FSK通信系统的实际操作技能。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施,将准备以下教学资源:教材《通信原理》、参考书《FSK通信技术》、多媒体资料(包括FSK通信系统的动画演示、实际应用案例等)、实验设备(如FSK调制解调器、示波器等)。
这些教学资源将丰富学生的学习体验,帮助他们更好地理解和掌握FSK通信系统。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化方式进行,以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业、小测验和期末考试。
平时表现主要考察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况,占总评的20%。
作业分为多次,每次占10%,总计30%。
小测验在课程中进行两次,每次占15%,总计30%。
FSK通信系统的设计的任务书1.基本原理1.1信号调制原理2FSK信号波形图如2.1.1图所示,它是由调制信号去控制载波信号,用载波的频率来传递数字信息,即用所传递的数字消息控制载波的频率。
图1.1.1 2FSK信号波形图FSK信号的产生有两种方法:直接调频法和频移键控法,如图1.1.2所示。
直接调频法是数字基带信号直接控制载波振荡器的振荡频率。
虽然方法简单,但频率稳定度不高,同时转移速度不能太高。
频移键控法有两个独立的振荡器。
数字基带信号控制开关,选择不同频率的高频振荡信号,从而产生FSK调制。
图1.1.2 2FSK信号调制方法本设计采用键控法产生2FSK信号,即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。
1.2信号解调原理2FSK信号的解调方法有:非相干解调法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。
过零检测法是利用信号波形在单位时间内与零电平轴交叉的次数来测定信号频率。
gfedcba抽样判决LPF脉冲展宽整流微分限幅图1.2.1 2FSK 过零检测解调电路原理框图输入的FSK 信号经限幅放大后成为矩形脉冲波,再经过微分电路得到双向尖脉冲,然后整流得到单向尖脉冲,每个尖脉冲表示一个过零点,尖脉冲的重复频率就是信号频率的两倍。
将尖脉冲去触发一单稳电路,产生一定宽度的矩形脉冲序列,该序列的平均分量与脉冲重复频率成正比,即与输入信号成正比。
所以经过低通滤波器输出的平均分量的变化反映了输入信号频率的变化,这样把码元“1”与“0”在幅度上区分开来,再通过判决恢复出数字基带信号。
其原理框图如图1.2.1所示,各点波形图如图1.2.2所示。
图1.2.2 过零检测电路信号波形锁相环路的输出信号频率可以精确地跟踪输入参考信号频率的变化,环路锁定后输入参考信号和输出参考信号之间的稳态相位误差可以通过增加环路增益被控制在所需数值范围内。
这种输出信号频率随输入参考信号频率变化的特性称为锁相环的跟踪特性.利用此特性可以做载波跟踪型锁相环及调制跟踪型锁相环。
课题七FSK调制解调器综合设计一、技术要求设计一个FSK调制解调电路,两个载波频率分别为128KHz和256KHz。
二、设计思路为了根据所学知识,我们知道整个FSK调制解调电路分为调制信号、调制器、解调器、低通输出、判决输出这五个部分。
1.调制信号根据课题二的设计,我们可以得到0101110的七位伪随机码,因为设计要求的两个载波频率为128KHz和256KHz,为了调制出来每个码元里包含的正弦波数目恰当,我把伪随机码的码元速率设置成32KHz。
2.调制器用4066芯片的开关特性做乘法器,两个开关的输入信号为两个不同频率的正弦载波,控制信号为调制信号的正反向,这样就可以在不同电平分别选通不同频率的载波,于是实现频率键控。
3.解调器解调器既可以用4066当作乘法器来设计,不过都避免不了用到带通滤波器对FSK信号进行滤波得到两路只有一个频率的已调信号。
4.低通滤波器因为解调器的输出已经有明显地码元,并且波形上下对称,就可以用包络检波器代替LPF。
5.抽样判决对低通输出的不平整的信号进行抽样判决,就能得到平整的波形。
三、课题内容图 1 FSK调制解调电路图 2 载波一图 3 载波二图 4 7位伪随机码子电路图 5 256KHz带通滤波器图 6 包络检波器四、结果分析图7 调制信号7位伪随机码图8 FSK信号图9 256KHz带通输出图10 包络检波器输出图11 判决输出五、总结与体会课题七电路的仿真花了1天,不是那么容易,但比起课题八真是容易的一塌糊涂。
下面是我在每个模块中遇到的问题和解决,以及对FSK新的认识:1.信号源课题二做好了32KHz 的7位伪随机码,无压力。
2.调制器实验七做过,无压力。
3.解调器开始想先带通滤波,然后用4066做乘法器做相干解调,还要通过一个低通滤波器,后来看到通过带通的信号波形,码元都明显出来了,我再用4066还要用一个要调试不知道多久的LPF不有病吗?于是直接采用非相干解调,用了一个很简单的包络检波器。
fsk通信系统的设计FSK通信系统的设计FSK通信系统是一种频率调制型的通信系统,其基本原理是通过改变信号的频率来传输信息。
FSK通信系统具有传输速率快、抗噪声能力强、可靠性高等优点,被广泛应用于无线通信领域。
本文将介绍FSK通信系统的设计原理、常用的调制解调器方案以及设计思路。
设计原理FSK通信系统的设计原理基于信号频率的变化,通过将数字信息转换为频率信号,再通过信道进行传输。
常用的FSK调制方式有两音调FSK、多音调FSK和连续相位FSK三种。
在两音调FSK中,使用两个不同频率的正弦波表示数字0和数字1。
当输入数字0时,输出低频正弦波;当输入数字1时,输出高频正弦波。
在多音调FSK中,使用多个不同频率的正弦波表示数字。
当输入数字时,输出对应频率的正弦波。
在连续相位FSK中,通过改变正弦波相位的方式来表示数字。
当输入数字0时,信号相位不变,输出一定频率的正弦波;当输入数字1时,信号相位发生变化,输出另一种频率的正弦波。
调制解调器方案FSK通信系统中需要使用调制解调器进行数字信号和模拟信号之间的转换。
常用的调制解调器方案有PLL解调器、数字锁相解调器和软件解调器。
PLL解调器是一种基于锁相环的解调器,可以实现高精度的解调效果。
其工作原理是通过锁相环将接收的信号频率与本地生成的参考频率进行比较,从而实现信号解调。
PLL解调器的优点是精度高、抗噪声能力强,但调制解调器的设计比较复杂,成本较高。
数字锁相解调器是一种基于数字信号处理技术的解调器。
其工作原理是通过将接收的信号进行采样、数字化、滤波等处理,从而实现数字信号与模拟信号之间的转换。
数字锁相解调器的优点是可编程性强、成本较低,但其解调效果可能受到噪声的影响。
软件解调器是一种基于计算机软件实现的解调器。
其工作原理是通过计算机对接收信号进行数字化处理,从而实现解调效果。
软件解调器的优点是灵活性高,可适用于不同的应用场景,但其实时性可能受到计算机硬件性能的影响。
通信原理课程设计报告(FSK)第一篇:通信原理课程设计报告(FSK)2FSK系统的调制与解调(一)课程设计目的:1.培养自己综合运用理论知识解决问题的能力。
2.学会应用Matlab的Simulink工具对通信系统进行仿真。
3.培养学生的自主创新能力与创新思维。
4.让学生初步掌握如何撰写课程设计总结报告。
(二)设计要求与内容:1).设计内容:完成2FSK系统,调制方法为开关法,解调法为相干解调。
2).设计要求:(1)设计2FSK系统数字通信系统的原理图。
(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(包括低通滤波器、带通滤波器、基带信号、载波信号、高斯白噪声等)。
(3)观察仿真结果并进行波形分析(中间波形变化、眼图)。
(4)分析计算影响系统性能的因素。
(三)设计步骤1).2FSK系统原理图:2).各个模块具体参数:(1).正弦波发生器1:(2).正弦波发生器2:(3).高斯白噪声:(5)带通通滤波器2:4).带通通滤波器1:6).低通通滤波器1:(((7)带通滤波器2:(8).判决器:3).仿真结果及波形分析:(1)基带信号:(2)调制信号1:(3)调制信号2:(4)调制后信号:(5)加了噪声的信号:(6)经过带通滤波器1后:(7)经过带通滤波器2后:(8)经过低通滤波器1后:(9)经过低通滤波器2后:(10)解调后的信号:(11)经判决器解调后的信号:(12)眼图:(四)分析误码率:1r Pe=erfc()22r =A2σ22由A=1σ=0.05⇒ r =10 2pe=8.50036660252034*10-4(五)设计心得体会:从设计中检验我所学的理论知识到底有多少,巩固已经学会的,不断学习我们所遗漏的新知识,把这门课学的扎实。
第二篇:通信原理课程设计报告课题学院专业学生姓名学号班级指导教师通信原理课程设计报告基于MATLAB的2FSK仿真电子信息工程学院通信工程二〇一五年一月基于MATLAB的基带传输系统的研究与仿真——码型变换摘要HDB3码编码规则首先将消息代码变换成AMI码;然后检查AMI码中的连0情况,当无4个或4个以上的连0串时,则保持AMI的形式不变;若出现4个或4个以上连0串时,则将1后的第4个0变为与前一非0符号(+1或-1)同极性的符号,用V表示(+1记为+V,-1记为-V);最后检查相邻V符号间的非0符号的个数是否为偶数,若为偶数,则再将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或-B符号,且B的极性与前一非0符号的极性相反,并使后面的非0符号从V符号开始再交替变化关键词: HDB3码 MATLAB编码原则 V码 B码目一、背景知识二、MATLAB仿真软件介绍三、仿真的系统的模型框图四、使用MATLAB编程(m文件)完成系统的仿真五、仿真结果六、结果分析七、心得、参考文献录正文部分一、背景知识在实际的传输系统中,并不是所有的代码电气波形都可以信道中传输。
基于FSK的感应通信系统设计
基于FSK的感应通信系统设计
摘要:针对海洋石油勘探的需求,设计了电缆定深装置,其采用了基于FSK的感应通信系统。
系统地介绍了感应通信的发展状况及其基本原理,重点阐述FSK调制解调模块所选用的XR2206和XR2211芯片。
感应通信作为水下非接触通信方式之一,以其功耗低、尺寸小、制作简单等特点必将得到越来越广泛的应用。
关键词:感应通信;频移键控;XR2206;XR2211
O 引言
海洋是人类资源的宝库,蕴藏着丰富的能源与矿产。
随着科学技术的不断进步,人们对海洋资源的探测与开发也不断深入。
电缆定深器就是在石油勘探过程中所采用的拖曳电缆深度定位装置,它可以对水下的电缆进行控制与定位,以便电缆内的检波器接收空气枪震源所返回的地震波,其采用的通信方式为基于FSK的感应通信。
1 感应通信的发展现状
水下通信方式可分为:水声通信、水下激光
与红外通信、超长波通信、感应通信。
水声通信的缺点是传输速率慢、容量小、抗干扰能力差;而在激光通信中,浮游生物以及海底的泥尘可能造成通讯的暂时中断;超长波通信的弊端则是功耗高、成本大;相比而言,感应通信方式制作简单、造价低廉、对周围的环境不敏感。
考虑到功耗、方便性和具体的安装条件,所以在电缆定深器的设计过程中,采用了感应通信方式进行信号传出。
美国的阿尔文(Alvin)号载人深潜器是非常
著名的用于深海探测的载人深潜器,其采样器、化学传感器、温度检测等方面,都采用电磁耦合技术进行信号传输,并在多次出航中的应用都很成功。
国外的研究实践经验表明:电磁耦合非接触式信号传输技术是适合用于深海环境下的近距离通信方式。
另外,国外已利用感应通信方式开发出海洋地震勘探拖曳线阵产品,其利用总线地址轮询和广播通信方式,通信距离可达数公里。
在国内,某研究所将感应通信技术进行了成功的工程应用,研制出用于海洋探测的电缆定深器,其通信距离、速率和并联的节点数等均有较
大优势,良好的性能在多次探测作业中得以验证。
其通信部分就是采用基于FSK调制解调方式的感应通信。
2 感应通信的原理
根据电磁感应原理,主线圈内电流的变化会在其周围产生交变的磁场,这个交变的磁场使次级线圈产生感应电动势,感应通信正是运用了这一原理进行工作。
在感应通信中,由于信号与空间距离的三次方成比例迅速衰减,所以同时在近距离内的多个通讯能够实现频分复用,相互之间没有干扰。
图1是电磁耦合信号传输装置的系统简图,由于通讯模式是半双工的,所以只介绍电缆定深器一侧传输数据的工作过程:电缆定深器内解调适配电路将感应装置耦合的信号滤波、放大、均衡整形后解调还原成通信数据,发送给定深器内的中心控制器,控制器根据接收到的数据、指令
进行相应的操作;当电缆定深器需上传数据给船上设备时,将通信数据调制后,通过放大驱动电路发送给其内部的感应装置,通过感应耦合以及信号的处理,船上控制设备便可接到该数据。
图2为电缆定深器系统工作示意图。
工作过程中,在长距离通信线缆上,等间隔并联多个感应节点,在该点电缆外部挂接一个电缆定深器或其它设备,船上控制设备通过拖曳线缆内的双绞线上并联的磁棒线圈,与挂接在拖缆外部的电缆定深器内部的磁棒线圈感应耦合传输信号,利用总线地址轮询和广播通信方式,实现船上控制设备与多个拖曳线阵外挂设备传输之间的数据传输,数据传输采用载波通信技术,以达到数公里甚至十几公里无中继传输。
电缆定
深器由电池供电,在电池电量耗尽后,必须将整个线阵回收后,更换定深器内的电池。
FSK调制解调部分的设计
3.1 调制单元设计
电缆定深器在设计过程中选用XR2206作为调制芯片。
XR2206由一个压控振荡器(VCO)、电流开关和一个乘法器与正弦波调整器组成,是一种单片集成函数发生器,可以产生高精度、高稳定度的正弦波、方波、锯齿波等波形信号,输出信号可受外加电压控制,是理想的FSK调制器芯片,其内部框图如图3所示。
XR2206的工作特性:a.电压电源10~26V;b.频率温度稳定性20ppm/℃;c.频率扫描范围2000:1;d.振荡频率为0.01Hz~lMHz;e.正弦波失真度O.5%;f. FSK键
控电平1.4V;g.正弦波输出阻抗600Ω;h.功耗≤750mW。
用于电缆定深器的调制器如图4所示。
在利用XR2206芯片进行调频时,1脚接地,9脚为数字电平输入引脚,2脚为信号输出引脚,13脚和14脚的电阻R6用来调节正弦波的畸变,3脚为乘法器与正弦波调整器的输出端,所接电阻R7的作用是调节输出的幅度,即2脚输出信号幅度正比于3脚外接电阻,对于正弦FSK 波形来说Vout(p-p)≈0.6R7(V)。
内部的压控振荡器VCO实际上是一个输出频率与输入电流成正比的可控振荡器,其振荡频率取决于定时电
容和电阻,该VCO定时电阻端有两引脚,与地之间可以接两个电阻,因此可以由7、8引脚提供两个离散的输出频率,以方便地组成FSK调制器。
设9脚为高电平时对应输出频率
f1=24.7kHz,低电平时对应输出频率
f2=27.4kHz,波特率fb=2400b/s。
取定时电容C0=330pF,可算出定时电阻R1=1/f1C0=122.68kΩ,R2=1/f2C0=110.59kΩ。
13脚与14脚串入200Ω电阻可以改善输出波形。
3.2 解调单元的设计
电缆定深器在设计过程中以XR221l为解调单元的核心芯片,它由一个预放大器、锁相环PLL、相位检波器、内部基准电压源和比较器等组成,使用其中的VCO鉴相器和外部环接滤波器组成基本的锁相环路,再和FSK比较器组成,就可实现FSK解调功能。
其内部结构框图如图5所示。
XR2211的工作特性:a.工作电压范围4.5~20V:b.工作频率范围O.01Hz~300kHz;c.宽动态范围10mV~3V;d.频率温度稳定性Max=50ppm/℃。
图6为XR2211外围电路。
载波中心频率26kHz,数字“1”调制频率24.7kHz,数字“O”调制频率27.4kHz。
传输波特率2400b/s,
根据以下公式确定其外围电路相关参数,实际应用时适当调整参数。
a.中心振荡频率:;b.定时电阻:;c.定时电容:
;d.。
其余各参数选取如下:R3=100kΩ;R4=510kΩ;C3=1nF;C6=10nF;R8=470kΩ。
其中,RO和C0决定锁相环中心频率f0,R2决定系统带宽,C2决定锁相滤波时间常数和锁相阻尼因子,C3、R3组成一阶数字滤波,决定输出FSK波形。
XR2206的频率范围是0.01~1MHz,XR2211的频率范围是0.01~300kHz,两者配合使用时调制器的载频应该在0.0l~300kHz范围内选取。
调制端的信号是峰值为3V的等幅调频信号,当两个线圈距离很近时,用这个信号来驱动发信线圈,收信线圈的耦合信号强度和调制端信号强度基本相同。
解调芯片XR2211接收信号的电压范围是10mV~3V,当线圈的距离增大而耦合电信号幅值不超出这个范围时,仍能保证通信。
4 总结与展望
由于工作环境在水下,因此不适合通过传统的电缆直接进行信号传输,尤其在深海高压的情况下,如果电缆扯断,水将通过导线的缝隙进入运载设备,造成破坏性甚至灾难性的后果,即使电缆没有扯断,它与其他物体的缠绕也可能引发一系列的故障。
因此必须采用非接触信号传输的方式来确保水下作业安全顺利地进行。
海下的工作环境与工作状况的特殊性,要求必须采用无线信号传输方式。
另外,传统的有线通信中较为常用的RS232在通信距离小于15m时,传输速率小于20kb /s,当通信距离在100m时,其通信速率很难让人满意。
功能较为完善的RS485的通信最长距离也不过1200m,最多并联32个通信节点。
在海水中通信时,由于信道环境更为恶劣,其通信距离、速率以及并联的节点数将更低。
通过中海油服多次海上实际作业验证,目前,感应通信的通信距离可达到6000m,此时的通信速率为2400b/s,可并联的节点数多达128个,通信成功率达98%左右,具有较强的抗干扰能力。
感应通信在传输距离与并联节点方面的优势将在水下通信领域发挥更为重要的作用。