一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路技术方案

一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路，涉及跳频通信系统。设有阻抗变换电路、自动增益控制电路和带通滤波器；所述阻抗变换电路的输入端外接换能器，自动增益控制电路设有初级放大电路、次级放大电路和反馈控制电路，初级放大电路的输入端接阻抗变换电路的输出端，初级放大电路的输出端接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端接次级放大电路的输入端，次级放大电路的输出端接反馈控制电路的输入端，反馈控制电路的控制信号输出端接初级放大电路，次级放大电路的输出端外接后续电路。可以有效减小随频率变化引起的接收端回波信号幅度变化范围、降低系统运算量、提高检测准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跳频通信系统，尤其是涉及一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路。
技术介绍
水声信道具有时-空-频变以及窄带、高噪、强多途干扰、长传输时延、大随机起伏等特征，是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一。跳频通信系统因其有较强的抗干扰、抗噪声、抗多途能力以及保密性好和易于实现码分多址等特点，是目前中、远距离上低速率水声通信中最稳健、可靠的通信系统。跳频通信是一种扩频通信方式，占用的频带相对较宽，受声传播衰减、信道频率选择性衰落、发射端和接收端相对距离变化、发射端功放和接收端信号调理电路频率响应不均匀等因素影响，会造成接收端声信号幅度随频率产生较大动态范围的起伏，对采用非相干能量检测方法的接收系统的运算复杂度、检测性能均产生较大影响。本申请的专利技术人许肖梅(许肖梅,陈东升,童峰.MFSK水声通信接收系统中的幅度均衡设计[J].海洋科学,2001,25(06):44-47)介绍了幅度均衡方法是采用放大——滤波的机制，但同步放大信号和噪声，在滤波后信号幅度起伏仍相对较大，处理增益的提高程度不明显。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可以有效减小随频率变化引起的接收端回波信号幅度变化范围、降低系统运算量、提高检测准确度的一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路。本专利技术设有阻抗变换电路、自动增益控制电路和带通滤波器；所述阻抗变换电路的输入端外接换能器，自动增益控制电路设有初级放大电路、次级放大电路和反馈控制电路，初级放大电路的输入端接阻抗变换电路的输出端，初级放大电路的输出端接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端接次级放大电路的输入端，次级放大电路的输出端接反馈控制电路的输入端，反馈控制电路的控制信号输出端接初级放大电路，次级放大电路的输出端外接后续电路。所述阻抗变换电路设有限幅电路和电压串联负反馈放大电路，限幅电路输入端外接换能器，限幅电路输出端接电压串联负反馈放大电路的反馈支路，电压串联负反馈放大电路输出端接初级放大电路的输入端；所述初级放大电路和次级放大电路组成线性可变增益放大电路。所述带通滤波器可采用单片集成有源滤波芯片MAX274。本专利技术采用初级放大——滤波——次级放大(反馈至初级放大)的闭环信号调理机制，将调理后的输出信号稳定在某期望量值附近，可以有效解决移动水声跳频通信中由于声传播衰减、信道频率选择性衰落、发射端和接收端相对距离变化、发射端功放和接收端信号调理电路频率响应不均匀等因素引起的接收端声信号幅度随频率大起伏变化问题。经过现场实验表明，该电路可简化非相干能量检测运算复杂度，提高信号检测准确度，明显提高水声通信质量。与本申请的专利技术人许肖梅(许肖梅,陈东升,童峰.MFSK水声通信接收系统中的幅度均衡设计[J].海洋科学,2001,25(06):44-47)介绍的采用放大——滤波的幅度均衡方法相比，由于前者同步放大信号和噪声，在滤波后信号幅度起伏仍相对较大，处理增益的提高程度也不如本专利技术明显。本专利技术可以有效减小随频率变化引起的接收端回波信号幅度变化范围、降低系统运算量、提高检测准确度。附图说明图1为本专利技术实施例的电路组成框图。图2为本专利技术实施例的阻抗变换电路原理图。图3为本专利技术实施例的自动增益控制电路原理图。图4为本专利技术实施例的带通滤波器原理图。图5为本专利技术实施例的带通滤波器的频率响应曲线。图6为厦门市五缘湾浅海域实验信道多途测试结果。图7为三种信号调理方式预处理信号中随机提取的一帧信号。图8为FFT频谱主瓣峰值和第一旁瓣峰值归一化分布。具体实施方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。参见图1，本专利技术实施例设有阻抗变换电路1、自动增益控制电路和带通滤波器3。所述阻抗变换电路1的输入端外接换能器P，自动增益控制电路设有初级放大电路21、次级放大电路22和反馈控制电路23，初级放大电路21的输入端接阻抗变换电路1的输出端，初级放大电路21的输出端接带通滤波器3的输入端，带通滤波器3的输出端接次级放大电路22的输入端，次级放大电路22的输出端接反馈控制电路23的输入端，反馈控制电路23的控制信号输出端接初级放大电路21，次级放大电路22的输出端外接后续电路Q。所述阻抗变换电路1设有限幅电路和电压串联负反馈放大电路，限幅电路输入端外接换能器P，限幅电路输出端接电压串联负反馈放大电路的反馈支路，电压串联负反馈放大电路输出端接初级放大电路21的输入端；所述初级放大电路21和次级放大电路22组成线性可变增益放大电路。所述带通滤波器3可采用单片集成有源滤波芯片MAX274。本专利技术实施例的阻抗变换电路原理图参见图2，阻抗变换电路以运算放大器U1A(LT1678)为核心器件，实现水声换能器输出阻抗与自动增益控制电路100Ω输入阻抗之间的变换；自动增益控制电路以AD603可变增益放大器为核心器件，通过两片级联实现初、次两级的增益自适应控制，增益控制动态范围为84dB；带通滤波器以MAX274模拟滤波器为核心构成中心频率为25kHz、带宽10kHz的八阶切比雪夫带通滤波器。该电路中由R1、高阻值R2和双向导通二极管D1构成限幅电路，允许换能器接收到的微弱回波信号通过，而在大功率信号激励换能器发射时，可起到限幅作用，保护接收端电路；以运算放大器LT1678为核心组成的电压串联负反馈放大电路，具有大的输入阻抗和小的输出阻抗，实现换能器端输出端和自动增益控制电路输入端间信号无损传递；R3、R4和C2构成的反馈支路具有选频增益控制作用，对带宽内低频信号实施小增益放大，而对高频信号实施大增益放大，用于补偿水声信道频率选择性衰落。本专利技术实施例的自动增益控制电路原理图参见图3，该电路主要由两个部分构成：线性可变增益放大电路和反馈控制电路。线性可变增益放大电路是由两片AD603间接级联构成两级放大，初级放大后先经带通滤波器再进行次级放大，这种机制可以有效降低噪声，提高调理后信号的信噪比。AD603芯片引脚5和7之间的外接电阻R11、R12的阻值用于选择-22dB～+102dB区间内最大84dB的可编程增益范围，外接阻值均为0Ω时，增益范围是-22dB～+62dB，外接阻值趋近∞时，增益范围是+18dB～+102dB；AD603芯片引脚1与2之间的电压差值可线性控制输出增益值，比例系数是25mV/dB，为了保证级联电路具有良好的线性控制能力，芯片U3引脚2与芯片U2引脚2之间的电压差应稳定在1.05V左右，由电阻R8、R9和R10分压实现。反馈控制电路由一对互补三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路，其特征在于设有阻抗变换电路、自动增益控制电路和带通滤波器；所述阻抗变换电路的输入端外接换能器，自动增益控制电路设有初级放大电路、次级放大电路和反馈控制电路，初级放大电路的输入端接阻抗变换电路的输出端，初级放大电路的输出端接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端接次级放大电路的输入端，次级放大电路的输出端接反馈控制电路的输入端，反馈控制电路的控制信号输出端接初级放大电路，次级放大电路的输出端外接后续电路。

【技术特征摘要】
1.一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路，其特征在于设有阻抗变换电路、自
动增益控制电路和带通滤波器；
所述阻抗变换电路的输入端外接换能器，自动增益控制电路设有初级放大电路、次级放
大电路和反馈控制电路，初级放大电路的输入端接阻抗变换电路的输出端，初级放大电路的
输出端接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端接次级放大电路的输入端，次级放大电
路的输出端接反馈控制电路的输入端，反馈控制电路的控制信号输出端接初级放大电路，次
级放大电路的输出端外接后续电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小康，许肖梅，苏海涛，吴剑明，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35