超声波语音传输系统发射机的设计与实现

无线传输由于其具有灵活的传输特性，可实现低成本、高效率的信号传输，规避传统电磁传输设备的传输局限性。针对目前无线传输设备，如电磁传输设备以及以光波为载体的光通信传输设备，无法在海水以及液体等介质中实现数字、语音信号的无线远距离传输。首先，提出了采用超声波作为传输信息方式，可实现水下、金属等液体以及固体中进行信号传输。其次，利用换能器的载频特性通过调频的方式设计出了调制电路，利用不同特性的超声波换能器并在不同介质中做了音频信号传输。本文提出了超声波语音传输系统发射端的设计实现方案，利用超声换能器的电/机械效应产生载频在1~4 Mz的机械波信号，进行了在不同介质中的音频信号传输。

随着科技的发展与信息化时代浪潮的迅速推进，我们逐步将有线通讯转移到无线通讯的领域上来， 在现代信息通讯中，电子设施技术和装备在不断发展，但电磁技术在某些特殊环境，如：水下探测、液体信息传递、电缆故障监测以及金属材料的信息传递等诸多环境存在技术应用瓶颈或无法介入的技术难题。并且，电磁技术设备的造价一般要高于其他设备，而且存在携带不便、无法长时间续航等诸多应用限制。而为了保证通信链路的安全顺畅以及信息化浪潮的继续普及、推广，研究相应的应对方案以及在相应环境下的设备技术攻关就显得十分有必要。超声波语音传输系统就是在这样的大背景下提出的。

对于蓝牙语音传输系统的开发，赵秀玲等[1]设计了一种蓝牙语音传输的导盲器，中利用超声波测距的原理，对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测，并把障碍物距离信息变成声音提示。蓝牙传输可以很好地实现地面短距离无线传输，但仍具有一定局限性，在水下及特殊环境中，传输距离大大缩短。还有采用激光作为传输手段的信号传输设备，刘元松等[2]提出了低复杂度水下无线激光通信的系统研究， 针对水下激光通信的应用，设计了低复杂度水下无线激光通信验证系统，并对无线激光通信信道下的调制和同步等关键技术进行研究， 实现了无线传输。

但是对于激光的水下通信受海水吸收和散射影响较大， 传输距离限制在几十米，无法实现远距离无线传输。

此外，国外水声通信技术已逐渐向网络化的发展阶段并进，将无线电中的网络技术(Ad Hoc)应用到水声通信网络中，可以在海洋里实现全方位、立体化通信(可以与AUV、UUV 等无人设备结合使用)。可由于我国有关声波的科技研究较国外起步晚，所以有关技术支持，很多国内产品都依助于国外有关研究文献，所以该系统设计就这一研究方向进行具体理论、实践探究，拟在国内有关空白领域提供些许微薄理论经验和技术支持。

本文设计系统预期超声波语音传输系统不仅可以在液体，如：水、油质等材料中进行信息传递，而且还可以在金属制品，如：铁、铜等器材中进行信息的传递。并且做到将失真、时延降到最低，以保证信息的准确性与及时性。并且也可以极大的避免其他诸如：电信号、磁场信号等非同类信号的干扰和此类非同频率语音信号的串扰，并做到精确地保真效果和及时性。并且在水声探测以及大规模信息识别方面有及其重要的意义。