电流场水下无线通信系统发射机的设计与实现

摘要

现代人类社会飞速发展，对各类资源的消耗越来越大。陆地资源已经不能满足人类的需求，人类开始加速对海洋的探索。在这类海洋水下探索过程中，现代通信技术给予了人类很大的帮助。电流场无线通信技术在水下能够实现近距离的无线数据传输。与传统的水声通信技术相比，电流场水下无线通信技术受通信现场环境干扰较小，在近距离水下无线通信方面有一定的优势。
　　本文主要介绍了电流场水下无线通信系统发射机的设计与实现过程。理论部分，分析了传导电流场理论和OQPSK调制技术，并建立了电流场通信系统仿真模型。设计部分，完成了FPGA数字硬件平台的开发，详细介绍了发射机硬件设计与实现过程。包括D类功率放大器的设计原理和设计方案，阻抗匹配器的设计与实现。最后经过外场测试，完成了数据无线发送和接收，验证电流场通信理论的正确性和可行性。
　　本课题的研究成果具有很强的实际工程应用背景，民用方面适用于水下传感器数据回收和水下潜水员通信等。军用方面可用于水下AUV与水面舰艇间的通信联络、舰艇间的通信联络以及水下蛙人的协作调度。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容及章节安排

第2章 电流场水下无线通信系统发射机设计原理

2.1 传导电流场通信原理

2.2 电偶极子天线的阻抗

2.3 发射机数字调制原理

2.4 本章小结

第3章 发射系统硬件设计

3.1 发射系统总体设计

3.2 数字核心板设计

3.3 超低频功率放大器设计

3.4 中频功率放大器设计

3.5 阻抗匹配器设计

3.6 本章小结

第4章 数字软件仿真与测试

4.1 数字软件仿真

4.2 数字软件测试

4.3 本章小结

第5章 系统测试

5.1 实验室测试

5.2 外场实验测试

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢