【摘要】：設(shè)計(jì)了一種穿金屬超聲波通信系統(tǒng),利用超聲波在金屬中具有較強(qiáng)的穿透力的特點(diǎn),克服密閉金屬容器形成的靜電屏蔽效應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)無線通信造成的影響,實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)部和外部的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。本論文首先從傳輸信道出發(fā),根據(jù)超聲波在金屬介質(zhì)中的傳輸特性和信道的基本問題,對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行解構(gòu)分析,將超聲信道分為初級(jí)響應(yīng)通路和回波通路并進(jìn)行建模。再利用系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)和Steiglitz-McBride迭代方法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì),同時(shí)基于信道響應(yīng)與模型響應(yīng)間的均方誤差,求解模型階數(shù)。然后從通信系通的調(diào)制技術(shù)出發(fā),提出了OFDM技術(shù)與穿金屬超聲波通信系統(tǒng)的結(jié)合,并分析了其可行性及其相關(guān)技術(shù),闡述了它對(duì)超聲波通信系統(tǒng)性能的改善。同時(shí)從提高系統(tǒng)傳輸速率出發(fā),介紹了MIMO技術(shù),重點(diǎn)探討了超聲波在金屬介質(zhì)中存在的碼間干擾對(duì)MIMO的影響,并提出兩種解決方案。最后從系統(tǒng)性能出發(fā),為保證系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?分別根據(jù)回波衰減包絡(luò)、回波與發(fā)送信號(hào)間關(guān)系建立碼間干擾邊界,并分析得到指定誤碼率下最優(yōu)傳輸速率的約束條件;同時(shí)為消除信道回波干擾,提出將超聲波穿金屬通信與均衡技術(shù)相結(jié)合的概念,并根據(jù)超聲穿金屬信道的兩種通路模型,給出兩種均衡設(shè)計(jì)方案,結(jié)果表明:簡(jiǎn)化后的均衡設(shè)計(jì)雖然復(fù)雜度較低,但是回波成分僅降低了9dB;而改進(jìn)后的均衡器設(shè)計(jì)可以利用相消脈沖完全抵消回波信號(hào)的影響,但代價(jià)是實(shí)現(xiàn)上的高復(fù)雜度。
【圖文】：

2.2.1 壓電換能器的性能分析壓電換能器的等效電路一般可以表示為圖2.1所示電路[32]。圖中 為換能器的靜態(tài)電容， 、 和 分別為動(dòng)態(tài)電感、動(dòng)態(tài)電容和動(dòng)態(tài)電阻。利用這個(gè)等效電路，可分析并得到換能器的工作頻率、阻抗變化等性能指標(biāo)，并依次來進(jìn)行換能器的匹配研究。圖 2.1 壓電換能器的簡(jiǎn)單等效電路換能器的等效電路與它的振動(dòng)模式有關(guān)[33]。一般情況下，對(duì)于單一振動(dòng)模式壓電換能器，在換能器諧振頻率附近，其等效電路表示為圖 2.2。圖中 為并聯(lián)電容； 表示換能器介質(zhì)損耗的并聯(lián)電阻， = (2 tan ) ，一般情況下， ； 為描述換能器機(jī)械損耗的動(dòng)態(tài)電阻； 為表示輻射能量的負(fù)載電阻

圖 2.2 換能器在諧振頻率處的等效電路，串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率，正常情況下總選能器處于諧振狀態(tài)，振動(dòng)幅度大，有利于在 至 之間的3dB帶寬內(nèi)即可。在換能器 ，換能器工作于這一頻率時(shí)，能量的傳輸響應(yīng)頻率表示為： = + 與并聯(lián)電容的電品質(zhì)因數(shù)， 。由；當(dāng) 1時(shí)，，則 = ，此時(shí)對(duì)應(yīng) 很之間。在 上，帶寬為：= 1 + = 1 +
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN914

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 鄭陽(yáng);何存富;吳斌;;Chirp信號(hào)及其在超聲導(dǎo)波檢測(cè)中的應(yīng)用[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2013年03期

2 林書玉,張福成;壓電超聲換能器的電端匹配電路及其分析[J];壓電與聲光;1992年04期

本文編號(hào)：2683489