實驗名稱：基于多通道接收和發(fā)射的水聲通信機
研究方向：水聲通信
測試設備：數(shù)模轉化器、ata-ml180水聲功率放大器模塊、示波器、接收換能器、發(fā)射換能器等。
圖：實驗原理
一、發(fā)射機的雙通道發(fā)送實驗：
實驗過程：利用matlab軟件生成波形數(shù)據(jù)，即產(chǎn)生16位寬度的12kh正弦波的波形數(shù)據(jù)，接著把該波形數(shù)據(jù)轉成mif文件。可以通過fpga序利用mif文件將波形數(shù)據(jù)輸入到數(shù)模轉換器dac8814中，來產(chǎn)生實際的12khz正弦波波形。該模擬波形再經(jīng)過ata-ml180水聲率放大器模塊與阻抗匹配網(wǎng)絡放大，最終在水聲換能器中轉化成聲音信號。把發(fā)射機通道1和通道2同時連接到水聲換能器，再用示波器分別觀察兩個通道的輸出信號，以驗證雙通道發(fā)射的功能并測量最大功率。
圖：發(fā)射機雙通道輸出信號結果圖
二、接收機通道增益測試：
實驗過程：設置信號發(fā)生器分別輸出9khz、12khz及15khz的正弦波信號且峰峰值都為10mvpp。同時將接收增益設置為4db，再分別測量這三個頻點的輸出信號的峰峰值和頻率。
實驗結果：當接收機的接收通道放大倍數(shù)保持不變時，分別讓輸入信號的頻率為9khz、12khz及15khz，其輸出結果可見下圖5-6。對示波器所顯示的數(shù)據(jù)進行觀察接收機的輸出信號分別為9khz下728mvpp12khz下928mvpp及15khz下840mvpp。它們相應的增益分別為37.24db、39.35db和38.48db，帶內增益波動小于3db，滿足設計要求。
圖：接收機的輸出信號結果圖
三、接收機的八通道采集數(shù)據(jù)實驗：
實驗過程：為了驗證接收機八通道采集數(shù)據(jù)的功能，首先讓信號發(fā)生器輸出頻率為12khz的正弦波，并將輸出連接至接收機的八個通道。隨后，接收機將模擬波形變換為16位寬度的數(shù)字數(shù)據(jù)。此時，設置接收機的采樣率為96khz，其對12khz的正弦波進行采樣，每個周期8個點。這些數(shù)據(jù)被fpga所采集，fpga再通過串口把八個通道的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上。最后，借助matlab軟件對八個通道數(shù)據(jù)進行畫圖并分析，進而驗證接收機八通道采集數(shù)據(jù)的功能。
實驗結果：通道1數(shù)據(jù)見圖5-8a)，該據(jù)形顯為正每個周期的點數(shù)為8個點。至于接收機的八通道同步采樣數(shù)據(jù)如圖5-8b)所示，可以看到八個通道的波形都為正弦波，波形非常相似，且頻率都為12khz，符合實驗結果。因此，接收機是支持八通道同步采樣的功能。
四、水聲通信機功耗測試：
實驗過程：將水聲通信機接入24v的直流電壓。且讓水聲通信機處于不同模式下，分別記錄直流電源儀器上的電流和功耗大小。
實驗結果：水聲通信機在進入值班模式后，分別對兩級測電路進行測量如圖5-10a)所示，第一級檢測電路的功耗為96mw。如圖5-10b)所示，第二級檢測電路的輸出功率顯示為0mw，這是由于輸出電流小于1ma，致使直流電源的輸出功率無法顯示。因此采用電流表進行測量。其電流值見圖5-10e)，為075ma，將其乘以輸入電壓24v可得功耗大小為18mw。因此，第二級檢測電路的功耗約為第一級的五分之一，進而驗證二級值班電路的低功耗優(yōu)勢。
2、水聲通信機在進入發(fā)送模式后。如圖5-10c)所示，輸出電流為0.111a，功耗大小為2.664w。
3、水聲通信機在進入接收模式后。如圖5-10d)所示，輸出電流為0.208a，功耗大小為4.992w。
綜上，從電源儀器和電流表的測量結果中，可知二級值班電路的功耗非常低，低至18mw，僅約為一級值班電路的五分之一，可以很好地滿足低功耗設計的要求。至于發(fā)射機和接收機的功耗，可以采取優(yōu)化控制和切換等方式進行減小。
安泰ata-ml100系列水聲功率放大器模塊：
圖：ata-ml系列水聲功率放大器模塊指標參數(shù)
本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。