超聲波穿厚壁通信信道自適應(yīng)均衡和能量采集技術(shù)研究.pdf

1、由于超聲波在金屬厚壁中損耗較小，信號不受電磁屏蔽影響，因此超聲波信號非常適合作為特殊環(huán)境下的信號載波。本文設(shè)計了一種超聲波穿金屬厚壁自適應(yīng)通信系統(tǒng)，利用自適應(yīng)回波抵消技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳送速度，同時采集振動能量用于系統(tǒng)自供電。
　　通過分析超聲波換能器的特性，從配置結(jié)構(gòu)、阻抗匹配、頻率共振等方面對超聲波換能器發(fā)射和接收結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，以達(dá)到較高的能量傳遞效率。根據(jù)超聲波在信道中傳遞的特點，提出一種有指導(dǎo)的自適應(yīng)均衡方案對回波進(jìn)行抵消。采

2、用基于LMS的自適應(yīng)濾波器用以辨識超聲波信道，并在FPGA中通過軟消除的方法消除回波?；赟ystem Generator開發(fā)環(huán)境對算法進(jìn)行了仿真和實現(xiàn)，通過參數(shù)化封裝實現(xiàn)了高階濾波器的自動繪制。通過仿真驗證了設(shè)計的有效性，并且根據(jù)仿真反饋的參數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整。
　　根據(jù)墻內(nèi)模塊處于封閉空間中需自供電的需求，墻內(nèi)模塊收集超聲振動的能量，經(jīng)整流后儲存在超級電容中為模塊供電。為保證電容能夠在設(shè)定的安全電壓范圍內(nèi)，并為墻內(nèi)模

3、塊提供電能，設(shè)計了相應(yīng)的電源管理電路。根據(jù)墻內(nèi)與墻外的不同環(huán)境，分別設(shè)計了墻內(nèi)、墻外發(fā)射接收模塊以及墻內(nèi)能量采集模塊。墻外發(fā)射模塊采用基于 FPGA的數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生波形，通過濾波、電壓放大及功率放大實現(xiàn)對換能器的激勵，并采用模數(shù)轉(zhuǎn)換、電壓放大實現(xiàn)對墻內(nèi)上傳信息的接收。墻內(nèi)模塊通過以 MSP430為核心的電路在功耗較低的前提下實現(xiàn)了信號的接收和發(fā)送任務(wù)。
　　最后，通過仿真驗證了自適應(yīng)均衡器的正確性。并通過設(shè)計搭建了相應(yīng)的硬件電