發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 02:14

【摘要】：陸地資源的逐漸匱乏致使人類將目光和焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了蘊(yùn)藏豐富資源的海洋,水聲收發(fā)設(shè)備作為人類探索海洋資源的工具也越來越引起人們的關(guān)注。通常使用的水聲通信設(shè)備價(jià)格比較高,而且在近距離的淺海進(jìn)行簡單的信息傳輸顯得有些資源浪費(fèi)。在此背景下,本文基于STM32硬件平臺設(shè)計(jì)了軟件無線電結(jié)構(gòu)體系下的低成本、低功耗的水聲收發(fā)信機(jī)。具體工作如下:首先,根據(jù)軟件無線電思想設(shè)計(jì)了水聲收發(fā)信機(jī)的總體結(jié)構(gòu),說明其工作原理和硬件組成,并完成軟件設(shè)計(jì)。由于水聲信道的可用頻帶比較窄,為充分利用頻帶,選擇使用16-QAM的調(diào)制解調(diào)方式。接著對水聲收發(fā)信機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,主要包括載波恢復(fù)模塊的鎖相環(huán)技術(shù)、定時(shí)同步模塊的Gardner算法,并使用理論推導(dǎo)分析的方法說明了其核心算法的工作過程。其次,進(jìn)行水聲收發(fā)信機(jī)在MATLAB平臺上的總體仿真,對使用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,并利用仿真結(jié)果分析其算法的適用性。同時(shí)利用MATLAB的工具箱完成了收發(fā)信機(jī)濾波器的抽頭系數(shù)設(shè)計(jì),并對其濾波的結(jié)果與MATLAB功能函數(shù)濾波結(jié)果進(jìn)行了對比分析。最后,基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了硬件實(shí)驗(yàn)平臺的搭建,并對外設(shè)進(jìn)行了時(shí)鐘與引腳分配。然后將軟件仿真實(shí)現(xiàn)的程序移植到以STM32為核心的開發(fā)板上,并將STM32與超聲測距模塊連接進(jìn)行聯(lián)合測試,進(jìn)一步驗(yàn)證關(guān)鍵算法在硬件平臺的適用性,并利用串口助手與示波器完成測試與結(jié)果分析。
【圖文】：

第 4 章 基于 STM32 的收發(fā)信機(jī)實(shí)驗(yàn)圖 4-1 詳盡地給出了 STM32 的部分外設(shè)與各模塊間接口形式。收發(fā)信機(jī)的主要硬件電路包括了電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、JTAG 電路、串口電路等。STM32的 JTAG 接口硬件電路可以與當(dāng)前主流的仿真器聯(lián)合使用，這樣就可以通過 STM32的 JTAG 接口進(jìn)行程序的燒錄與調(diào)試，提高工作效率。STM32 所使用的 Thumb-2 指令集帶來了更高的指令速率和性能；通過緊耦合的嵌套矢量中斷控制器，對中斷的響應(yīng)比以往更迅速[43]。該芯片具有豐富的庫函數(shù)，可以輕松的配置庫函數(shù)的參數(shù)來完成對外圍電路的設(shè)置，大大地降低開發(fā)的難度，這樣也會(huì)使程序變的容易讀懂和修改；該芯片也集成了眾多的外設(shè)單元，包括定時(shí)器，通用輸入輸出口 GPIO。STM32F107VCT6 的原理圖如圖 4-2 所示。

- 34 -b) 接收端的信號波形圖 4-4 聯(lián)合測試的波形 4-4 為超聲模塊的發(fā)送與接收的波形，圖 a)測量的是 STM32 的 DAC形，，圖 b)測量的是接收模塊輸入 STM32 的信號波形即超聲探頭接收到。調(diào)制信號每個(gè)載波使用了 4 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了載波的生成，在圖 a)中通過 個(gè)點(diǎn)生成波形的持續(xù)時(shí)間為 25μs，由此便可以確定 STM32 模塊由 DA為 40kHz 的正弦波形，在圖 b)中觀察到示波器中顯示正弦波的頻率。這表明收發(fā)信機(jī)所使用的 DDS 生成載波算法適用于超聲測距模塊，具有窄帶特性，將 STM32 產(chǎn)生波形中的多次諧波濾掉，與系統(tǒng)設(shè)定的帶窄的特性比較相近，更加貼合系統(tǒng)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有值。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN830;TN929.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝仁貴;;采煤機(jī)遙控收發(fā)信機(jī)的研制[J];電訊技術(shù);1988年06期

2 牟果修;馬海新;;55B型收發(fā)信機(jī)線路的改進(jìn)[J];新疆氣象;1989年Z2期

3 梁強(qiáng),陳佩琳,牛志剛,續(xù)建國,盧志立;200kV新型保護(hù)及收發(fā)信機(jī)改進(jìn)[J];山西電力技術(shù);1996年05期

4 ;單通道戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星保密收發(fā)信機(jī)[J];通信保密;1996年02期

5 郭鴻利;;高頻收發(fā)信機(jī)異常分析與對策[J];山西電力;2008年S1期

6 湯雨海,白錚,漆曉濱;YBX-1型收發(fā)信機(jī)的調(diào)試[J];黑龍江電力技術(shù);1995年03期

7 徐基鴻;GSF型保護(hù)專用收發(fā)信機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)[J];電網(wǎng)技術(shù);1993年03期

8 謝志華;;無線電收發(fā)信機(jī)自動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];廣東通信技術(shù);2016年12期

9 艾洪濤;葉濤;;SF-961B數(shù)字收發(fā)信機(jī)在湖北電網(wǎng)的首次應(yīng)用[J];科技促進(jìn)發(fā)展;2010年S1期

10 茌旭;姜勤;周漢勇;張穎;;吐魯番電網(wǎng)220kV線路高頻保護(hù)與收發(fā)信機(jī)配合現(xiàn)場應(yīng)用探討[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2009年17期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 趙武智;林虎;皮顯松;;專用收發(fā)信機(jī)在冰災(zāi)中運(yùn)行情況分析[A];2008年抗冰保電優(yōu)秀論文集[C];2008年

2 朱勇;甘體國;;K波段寬帶數(shù)據(jù)通信收發(fā)信機(jī)[A];2001年全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年

3 茌旭;張穎;;吐魯番電網(wǎng)220kV線路高頻保護(hù)與收發(fā)信機(jī)配合現(xiàn)場應(yīng)用探討[A];2008中國電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 李剛;申萍;高春明;;基于FPGA的擴(kuò)頻收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)[A];推進(jìn)鐵路新跨越加快經(jīng)濟(jì)大發(fā)展——中國科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)鐵道分會(huì)場論文集[C];2004年

5 樊立風(fēng);王雷;;GSF-6A型高頻保護(hù)收發(fā)信機(jī)單機(jī)調(diào)試與對調(diào)[A];高效 清潔 安全 電力發(fā)展與和諧社會(huì)建設(shè)——吉林省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

6 曹煜;唐小宏;王云;謝能;胡清華;胡孝偉;;基于微波回傳的TDD毫米波收發(fā)信機(jī)[A];2013年全國微波毫米波會(huì)議論文集[C];2013年

7 張華安;劉德成;;DDS技術(shù)在軟件無線電收發(fā)信機(jī)中的應(yīng)用[A];四川省通信學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

8 張亮;陳寧;;TD-SCDMA終端直接變頻收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)[A];2005年海峽兩岸三地?zé)o線科技學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;可調(diào)光收發(fā)信機(jī)[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

2 易水;計(jì)算機(jī)專業(yè)時(shí)文選讀（926）[N];計(jì)算機(jī)世界;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 何松柏;寬帶無線通信收發(fā)信機(jī)及其若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2003年

2 馬亮;毫米波寬帶射頻系統(tǒng)及寬帶高效率功率放大器的研究[D];東南大學(xué);2016年

3 曹建飛;多向中繼系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)與性能分析[D];北京交通大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張建;基于STM32的水聲收發(fā)信機(jī)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];燕山大學(xué);2018年

2 周健;遠(yuǎn)距離低功耗ZigBee收發(fā)信機(jī)[D];東南大學(xué);2018年

3 蔡松平;寬帶高速電臺收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2018年

4 吳律;小型收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

5 王舒舒;雙通道軟件無線電收發(fā)信機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

6 王九潔;二維擴(kuò)頻抗干擾無線收發(fā)信機(jī)信號設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2010年

7 邢立佳;中頻數(shù)字收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

8 金志強(qiáng);微型飛行器機(jī)載收發(fā)信機(jī)研制[D];南京航空航天大學(xué);2006年

9 張家偉;基于DSP的高速水聲收發(fā)信機(jī)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];燕山大學(xué);2017年

10 王興;基于DSP的超窄帶無線收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2006年

本文編號：2621603