The utility model discloses a receiving and transmitting channel system of an underwater sonar imaging front-end device, which comprises a single-chip microcomputer, an ultrasonic transducer, a transmitting circuit and a receiving circuit. The transmitting circuit includes an H-bridge power amplifier circuit, a low-pass filter circuit and a step-up transformer. The receiving circuit includes a receiving preprocessing circuit, a band-pass filter circuit, an amplifying circuit and a voltage bias circuit. The utility model, based on the difference between the interface signal type of the single chip microcomputer and the interface signal type of the ultrasonic transducer, processes the conversion of the digital output signal of the single chip microcomputer and the analog signal of the ultrasonic transducer, and realizes the conversion of the pulse width modulation signal to the sine pulse signal by using the H-bridge power amplification circuit and the passive low-pass filter circuit. At the same time, the receiving circuit realizes signal de-noising, filtering and amplification. The circuit structure of the system is simple, stable and reliable, which meets the design requirements of underwater sonar imaging system for single channel ultrasonic transceiver.
【技术实现步骤摘要】
一种水下声呐成像前端装置收发通道系统
本技术属于水下探测领域,尤其涉及一种水下声呐成像前端装置收发通道系统。
技术介绍
随着我国综合国力的不断提升,国家愈加重视海洋主权维护、海洋资源的利用以及海洋环境的保护。十八大以来,更是明确提出了建设海洋强国的重大战略,同时,我国是富有诸多江、河、内湖的国家,对于江河湖海的治理、开发也举足轻重,而这一切都离不开对水下成像技术的研究。水下成像目前主要有光学成像和超声成像两种。水下光学成像的优点是成像速度快、分辨能力高,但是,光在水中传播时衰减远远大于声波,加之水质、散射、吸收等复杂因素的影响极大地限制了光学成像在水下探测领域的应用。相应地,由于声波在传播过程中衰减小、不易受水质等因素的影响并且随着大阵列、多波束等相关技术研究和装备研发的巨大进步,因此,水下超声成像成为了探测海洋的重要手段。水下声呐装备作为水下探测的实现环节,对其进行设计与研制十分必要与关键,其中,水下超声的发送与接收电路设计极大地影响了成像算法的选择和最终的成像所能达到的效果。因此,设计合理的发射与接收电路就显得尤为重要。目前,水下声呐成像系统的前端装置包含中央控制系统、通信系统、数据存储系统和收发系统等,而成像所用的收发系统往往是由许多超声换能器组成的阵列,每一个超声换能器的超声发射与接收称为一个通道,水下超声发射与接收通道的设计大多采用晶振电路去产生本地震荡信号,再经过分频,功率放大等一系列的电路来实现达到超声换能器所需要的幅度与功率的电信号。这样的电路存在着结构复杂,修改载波频率困难和系统响应时间长等不足。
技术实现思路
技术目的:针对以上问题,本技术提出 ...
【技术保护点】
1.一种水下声呐成像前端装置收发通道系统,其特征在于:该系统包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路;所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器;所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路;所述低通滤波电路是无源低通滤波电路;所述H桥功率放大电路与单片机相连接,单片机产生PWM信号输入到H桥功率放大电路的输入端PWM1和PWM2,H桥功率放大电路的输出端连接无源低通滤波电路的输入端,无源低通滤波电路的输出端连接升压变压器的一次侧,升压变压器的二次侧与超声换能器连接,超声换能器的输出端与接收预处理电路的输入端Vin1相连,接收预处理电路的输出端Vout1连接带通滤波电路的输入端Vin2,带通滤波电路的输出端Vout2连接放大电路的输入端Vin3,放大电路的输出端Vout3连接电压偏置电路的输入端Vin4,电压偏置电路的输出端Vout4连接单片机的ADC接口。
【技术特征摘要】
1.一种水下声呐成像前端装置收发通道系统,其特征在于:该系统包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路;所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器;所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路;所述低通滤波电路是无源低通滤波电路;所述H桥功率放大电路与单片机相连接,单片机产生PWM信号输入到H桥功率放大电路的输入端PWM1和PWM2,H桥功率放大电路的输出端连接无源低通滤波电路的输入端,无源低通滤波电路的输出端连接升压变压器的一次侧,升压变压器的二次侧与超声换能器连接,超声换能器的输出端与接收预处理电路的输入端Vin1相连,接收预处理电路的输出端Vout1连接带通滤波电路的输入端Vin2,带通滤波电路的输出端Vout2连接放大电路的输入端Vin3,放大电路的输出端Vout3连接电压偏置电路的输入端Vin4,电压偏置电路的输出端Vout4连接单片机的ADC接口。2.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道系统,其特征在于:所述H桥功率放大电路包含两个PMOS管Q1、Q3和两个NMOS管Q2、Q4;Q1的源极和Q3的源极接电源VCC,Q1的漏极接Q4的漏极,Q3的漏极接Q2的漏极,Q4的源极和Q2的源极接地,Q1的栅极和Q2的栅极接PWM1信号,Q3的栅极和Q4的栅极接PWM2信号,在Q1的漏极和Q3的漏极之间接入无源低通滤波电路;所述无源低通滤波电路由电感L1、L2、L3、L4和电容C5、C6组成;电感L1的一端接Q1的漏极,另一端接电感L2,L1与L2相连部分通过电容C5接地,电感L2的另一端接升压变压器的一次侧的一个端子,电感L4的一端接Q3的漏极,另一端接电感L3,L3和L4相连部分通过电容C6接地,电感L3的另一端接入到升压变压器的一次侧的另一个端子。3.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道系统,其特征在于:所述接收预处理电路是前置预放大电路,包括NMOS管D1和PMOS管D2,NMOS管D1选用2N6659,PMOS管D2选用2N6804,D1的源极接电源VCC,D1的漏极接D2的漏极,D2的源极接地,同时...
【专利技术属性】
技术研发人员:李鹏,俞传富,钱超逸,茅誉萧,易磊,张军闻,
申请(专利权)人:南京信息工程大学,
类型:新型
国别省市:江苏,32
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