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水声功率放大器模块基于通道接收和发射的水声通信机的应用

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2024-04-16 15:57:49

  实验名称:基于多通道接收和发射的水声通信机

  研究方向:水声通信

  测试设备:数模转化器、ATA-ML180水声功率放大器模块、示波器、接收换能器、发射换能器

实验原理

图:实验原理

  一、发射机的双通道发送实验:

  实验过程:利用Matlab软件生成波形数据,即产生16位宽度的12kH正弦波的波形数据,接着把该波形数据转成mif文件。可以通过FPGA序利用mif文件将波形数据输入到数模转换器DAC8814中,来产生实际的12kHz正弦波波形。该模拟波形再经过ATA-ML180水声率放大器模块与阻抗匹配网络放大,最终在水声换能器中转化成声音信号。把发射机通道1和通道2同时连接到水声换能器,再用示波器分别观察两个通道的输出信号,以验证双通道发射的功能并测量最大功率。

发射机双通道输出信号结果图

图:发射机双通道输出信号结果图

  二、接收机通道增益测试:

  实验过程:设置信号发生器分别输出9kHz、12kHz及15kHz的正弦波信号且峰峰值都为10mVpp。同时将接收增益设置为4dB,再分别测量这三个频点的输出信号的峰峰值和频率。

  实验结果:当接收机的接收通道放大倍数保持不变时,分别让输入信号的频率为9kHz、12kHz及15kHz,其输出结果可见下图5-6。对示波器所显示的数据进行观察接收机的输出信号分别为9kHz下728mVpp12kHz下928mVpp及15kHz下840mVpp。它们相应的增益分别为37.24dB、39.35dB和38.48dB,带内增益波动小于3dB,满足设计要求。

接收机的输出信号结果图

图:接收机的输出信号结果图

  三、接收机的八通道采集数据实验:

  实验过程:为了验证接收机八通道采集数据的功能,首先让信号发生器输出频率为12kHz的正弦波,并将输出连接至接收机的八个通道。随后,接收机将模拟波形变换为16位宽度的数字数据。此时,设置接收机的采样率为96kHz,其对12kHz的正弦波进行采样,每个周期8个点。这些数据被FPGA所采集,FPGA再通过串口把八个通道的数据传输到电脑上。最后,借助Matlab软件对八个通道数据进行画图并分析,进而验证接收机八通道采集数据的功能。

  实验结果:通道1数据见图5-8a),该据形显为正每个周期的点数为8个点。至于接收机的八通道同步采样数据如图5-8b)所示,可以看到八个通道的波形都为正弦波,波形非常相似,且频率都为12kHz,符合实验结果。因此,接收机是支持八通道同步采样的功能。

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  四、水声通信机功耗测试:

  实验过程:将水声通信机接入24V的直流电压。且让水声通信机处于不同模式下,分别记录直流电源仪器上的电流和功耗大小。

  实验结果:水声通信机在进入值班模式后,分别对两级测电路进行测量如图5-10a)所示,第一级检测电路的功耗为96mW。如图5-10b)所示,第二级检测电路的输出功率显示为0mW,这是由于输出电流小于1mA,致使直流电源的输出功率无法显示。因此采用电流表进行测量。其电流值见图5-10e),为075mA,将其乘以输入电压24V可得功耗大小为18mW。因此,第二级检测电路的功耗约为第一级的五分之一,进而验证二级值班电路的低功耗优势。

  2、水声通信机在进入发送模式后。如图5-10c)所示,输出电流为0.111A,功耗大小为2.664W。

  3、水声通信机在进入接收模式后。如图5-10d)所示,输出电流为0.208A,功耗大小为4.992W。

  综上,从电源仪器和电流表的测量结果中,可知二级值班电路的功耗非常低,低至18mW,仅约为一级值班电路的五分之一,可以很好地满足低功耗设计的要求。至于发射机和接收机的功耗,可以采取优化控制和切换等方式进行减小。

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水声通信机不同模式下的功耗结果图

  安泰ATA-ML100系列水声功率放大器模块

ATA-ML系列水声功率放大器模块指标参数

图:ATA-ML系列水声功率放大器模块指标参数

  本文实验素材由西安安泰电子整理发布。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器功率信号源前置微小信号放大器高精度电压源高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。如想了解更多功率放大器等产品,请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。


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