本实用新型属于无线传输技术领域，特别涉及一种适用于水下工况的同频双向视音频、数据传输系统。
背景技术：
应急通讯已成为现代和谐社会必不可少的通讯手段，我国幅员辽阔，人口众多，又是一个自然灾害多发的国家，较为严重的自然灾害会造成人民生命财产的巨大损失，为了抗灾救灾，党和政府的有关部门急需了解灾情发生地的真实情况，但这时正常的通讯手段往往已经不能正常使用，此时应急通讯则成为灾区与外界联系的关键手段。
上变频单元和下变频单元作为视音频、数据传输系统的重要组成部分，其结构决定了视音频、数据传输系统的数据传输速率和通讯质量。
现有技术中的视音频、数据传输系统虽然能够实现无线公网的无间隙覆盖，但是其中的上变频单元和下变频单元并不够起到抑制杂散信号的作用，从而使得视音频、数据传输系统的数据传输速率较慢，通讯质量较差，因此亟需提出一种能够有效抑制杂散信号，且数据传输速率更快，通讯质量更好的多媒体传输系统。
技术实现要素：
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种适用于水下工况的同频双向视音频、数据传输系统，本实用新型能够有效抑制杂散信号，且数据传输速率更快，通讯质量更好。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：
一种适用于水下工况的同频双向视音频、数据传输系统，包括：
编码器，用于将所收到的视音频模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输至路由器；
路由器，所述路由器的输入端与编码器的输出端相连，路由器的输出端与解码器的输入端相连；且所述路由器与调制解调器以及路由器与控制器均为双向连接；
调制解调器，用于对基带信号进行调制并输出中频信号，以及对接收的中频信号进行解调输出基带信号，同时用于向发射通道、接收通道和电声转换器发出同步脉冲；
发射通道，用于将调制解调器所输出的中频信号转换成射频信号后输送至电声转换器；
电声转换器，用于将所述发射通道输出的射频信号转换为便于在水中传输的声频信号，并将接收的声频信号转换为射频信号后输出至接收通道，以及对接收、发送的射频信号进行隔离；
接收通道，用于对所述电声转换器输出的射频信号转换成中频信号后输送至调制解调器；
解码器，用于将自路由器传输来的数字信号转换为视音频模拟信号后输出；
控制器，用于处理接收到的信息和发出控制指令，以完成通讯过程；
所述发射通道包括如下单元：
上变频单元，用于将所述调制解调器输出的中频信号变为射频信号，并将射频信号输出至功放单元，并为功放单元提供激励电平；功放单元，用于将所述上变频单元输出的射频信号的功率放大至设定的辐射功率，然后将射频信号输出至电声转换器；
所述上变频单元包括第一带通滤波器，所述第一带通滤波器的输入端与调制解调器的输出端相连接，第一带通滤波器的输出端与混频器的一个输入端相连接，混频器的另一个输入端与本振源的输出端相连接，所述混频器的输出端与第二带通滤波器的输入端相连接，所述第二带通滤波器的输出端与开关的一个输入端相连接，所述开关的另一个输入端通过差分转单端芯片与DSP芯片的输出端相连接，所述开关的输出端与第一放大器的输入端相连接，所述第一放大器的输出端通过第三带通滤波器与第二放大器的输入端相连接，所述第二放大器的输出端分别与第一电阻R1的一端、第三放大器的输入端相连接，所述第一电阻R1的另一端通过第一电感L1与第一电容C1的一端相连接，所述第三放大器的输出端分别与第二电阻R2的一端、功放单元的输入端相连接，所述第二电阻R2的另一端通过第二电感L2与第二电容C2的一端相连接，所述第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端均接地。
本实用新型还可以通过以下技术措施进一步实现。
优选的，所述接收通道包括如下单元：
滤波单元，用于对所述电声转换器输出的射频信号进行滤波后输出至自动增益放大单元；
自动增益放大单元，用于对所述滤波单元输出的射频信号进行放大后输出至下变频单元；
下变频单元，用于将自动增益放大单元输出的射频信号变为中频信号，并将中频信号输出至低噪放大器；
低噪放大器，用于对下变频单元输出的中频信号进行放大，并为所述调制解调器的解调提供幅度满足要求的输入电平。
优选的，所述下变频单元的电路结构与上变频单元的电路结构相同。
优选的，所述低噪放大器包括输入匹配电路、第四放大器、输出匹配电路以及电位器，所述输入匹配电路的输入端与下变频单元的输出端相连接，输入匹配电路的输出端与第四放大器的输入端相连接，所述第四放大器的输出端与输出匹配电路的输入端相连接，所述输出匹配电路的输出端分别与调制解调器的输入端、第三电容C3的一端相连接，所述第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3的一端、电位器的输入端相连接，所述第三电阻R3的另一端、电位器的输出端均连接第四放大器的输入端。
进一步的，所述功放单元包括第五放大器，所述第五放大器的输入端与上变频单元的输出端相连接，第五放大器的输出端与第一一分二分配器的输入端相连接，所述第一一分二分配器的输出端分别与第六放大器的输入端、第七放大器的输入端相连接，所述第六放大器的输出端、第七放大器的输出端均与第一二合一合成器的输入端相连接，所述第一二合一合成器的输出端通过第二一分二分配器分别与第三一分二分配器的输入端、第四一分二分配器的输入端相连接，所述第三一分二分配器的输出端分别与第八放大器的输入端、第九放大器的输入端相连接，所述第四一分二分配器的输出端分别与第十放大器的输入端、第十一放大器的输入端相连接，所述第八放大器的输出端、第九放大器的输出端均与第二二合一合成器的输入端相连接，所述第十放大器的输出端、第十一放大器的输出端均与第三二合一合成器的输入端相连接，所述第二二合一合成器的输出端、第三二合一合成器的输出端均与第四二合一合成器的输入端相连接，所述第四二合一合成器的输出端与电声转换器的输入端相连接。
进一步的，所述调制解调器为基于QAM调制的OFDMA数字载波变换调制解调器。
更进一步的，所述编码器为H.264编码器，所述解码器为H.264解码器。
更进一步的，所述调制解调器上设有RS232密钥注入口。
更进一步的，所述开关为美国HITTITE公司生产的HMC349MS8G芯片。
本实用新型的有益效果在于：
1)、本实用新型包括调制解调器、发射通道、接收通道、电声转换器、路由器、解码器、编码器、控制器，所述发射通道包括上变频单元、功放单元，接收通道包括滤波单元、自动增益放大单元、下变频单元、低噪放大器，上变频单元和下变频单元中的开关具有高隔离度、无反射信号等特点，上变频单元和下变频单元的电路组成结构能够有效地抑制杂散信号，因此本实用新型的数据传输速率更快，通讯质量更好。
2)、本实用新型中的调制调制器可通过RS232密钥注入口加设128位的密钥码，并可随时更改，保密等级高，同时确保了信息的安全性能。
3)、所述低噪放大器包括输入匹配电路、第四放大器、输出匹配电路以及电位器，通过调节电位器的阻值，可以微调低噪放大器的增益，使得输出信号的驻波比不会发生较大的变化，提高了本实用新型的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图；
图2为本实用新型的发射通道的结构图；
图3为本实用新型的接收通道的结构图；
图4为本实用新型的调制解调器的结构图；
图5为本实用新型的上变频单元的结构图；
图6为本实用新型的下变频单元的结构图；
图7为本实用新型的低噪放大器的结构图；
图8为本实用新型的功放单元的结构图。
图中的附图标记含义如下：
10—调制解调器 20—发射通道 21—上变频单元
22—功放单元 30—接收通道 31—滤波单元
32—自动增益放大单元 33—下变频单元 34—低噪放大器
40—电声转换器 50—路由器 60—解码器
70—编码器 80—控制器 90—低噪放大器
341—输入匹配电路 342—第四放大器 343—输出匹配电路
344—电位器
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种适用于水下工况的同频双向视音频、数据传输系统，包括：
编码器70，用于将所收到的视音频模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输至路由器50；
路由器50，所述路由器50的输入端与编码器70的输出端相连，路由器50的输出端与解码器60的输入端相连；且所述路由器50与调制解调器10以及路由器50与控制器80均为双向连接；
调制解调器10，用于对基带信号进行调制并输出中频信号，以及对接收的中频信号进行解调输出基带信号，同时用于向发射通道20、接收通道30和电声转换器40发出同步脉冲；
发射通道20，用于将调制解调器10所输出的中频信号转换成射频信号后输送至电声转换器40；
电声转换器40，用于将所述发射通道20输出的射频信号转换为便于在水中传输的声频信号，并将接收的声频信号转换为射频信号后输出至接收通道30，以及对接收、发送的射频信号进行隔离；
接收通道30，用于对所述电声转换器40输出的射频信号转换成中频信号后输送至调制解调器10；
解码器60，用于将自路由器50传输来的数字信号转换为视音频模拟信号后输出；
控制器80，用于处理接收到的信息和发出控制指令，以完成通讯过程；
如图2所示，所述发射通道20包括如下单元：
上变频单元21，用于将所述调制解调器10输出的中频信号变为射频信号，并将射频信号输出至功放单元22，并为功放单元22提供激励电平；功放单元22，用于将所述上变频单元21输出的射频信号的功率放大至设定的辐射功率，然后将射频信号输出至电声转换器40；
如图5所示，所述上变频单元21包括第一带通滤波器，所述第一带通滤波器的输入端与调制解调器10的输出端相连接，第一带通滤波器的输出端与混频器的一个输入端相连接，混频器的另一个输入端与本振源的输出端相连接，所述混频器的输出端与第二带通滤波器的输入端相连接，所述第二带通滤波器的输出端与开关的一个输入端相连接，所述开关的另一个输入端通过差分转单端芯片与DSP芯片的输出端相连接，所述开关的输出端与第一放大器的输入端相连接，所述第一放大器的输出端通过第三带通滤波器与第二放大器的输入端相连接，所述第二放大器的输出端分别与第一电阻R1的一端、第三放大器的输入端相连接，所述第一电阻R1的另一端通过第一电感L1与第一电容C1的一端相连接，所述第三放大器的输出端分别与第二电阻R2的一端、功放单元22的输入端相连接，所述第二电阻R2的另一端通过第二电感L2与第二电容C2的一端相连接，所述第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端均接地。
如图3所示，所述接收通道30包括如下单元：
滤波单元31，用于对所述电声转换器40输出的射频信号进行滤波后输出至自动增益放大单元32；
自动增益放大单元32，用于对所述滤波单元31输出的射频信号进行放大后输出至下变频单元33；
下变频单元33，用于将自动增益放大单元32输出的射频信号变为中频信号，并将中频信号输出至低噪放大器34；
低噪放大器34，用于对下变频单元33输出的中频信号进行放大，并为所述调制解调器10的解调提供幅度满足要求的输入电平。
具体的，如图6所示，所述下变频单元33的电路结构与上变频单元21的电路结构相同。
具体的，所述开关为单刀双掷开关，为美国HITTITE公司生产的HMC349MS8G芯片，HMC349MS8G芯片具有高隔离度、无反射信号等特点，其供电电压为5V，工作频率范围为DC～4GHz，能够有效地抑制杂散信号，因此本实用新型的数据传输速率更快，通讯质量更好。混频器的型号为美国HITTITE公司生产的HMC213MS8芯片，所述HMC213MS8芯片为无源、双平衡混频器，差分转单端芯片的型号为DS90C402，第一放大器的型号为ERA-2SM+，所述第二放大器和第三放大器的型号均为GALI-24+。
如图7所示，所述低噪放大器34包括输入匹配电路341、第四放大器342、输出匹配电路343以及电位器344，所述输入匹配电路341的输入端与下变频单元33的输出端相连接，输入匹配电路341的输出端与第四放大器342的输入端相连接，所述第四放大器342的输出端与输出匹配电路343的输入端相连接，所述输出匹配电路343的输出端分别与调制解调器10的输入端、第三电容C3的一端相连接，所述第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3的一端、电位器344的输入端相连接，所述第三电阻R3的另一端、电位器344的输出端均连接第四放大器342的输入端。通过调节电位器344的阻值，可以微调低噪放大器34的增益，使得输出信号的驻波比不会发生较大的变化，提高了本实用新型的稳定性和可靠性。
如图8所示，所述功放单元22包括第五放大器，所述第五放大器的输入端与上变频单元21的输出端相连接，第五放大器的输出端与第一一分二分配器的输入端相连接，所述第一一分二分配器的输出端分别与第六放大器的输入端、第七放大器的输入端相连接，所述第六放大器的输出端、第七放大器的输出端均与第一二合一合成器的输入端相连接，所述第一二合一合成器的输出端通过第二一分二分配器分别与第三一分二分配器的输入端、第四一分二分配器的输入端相连接，所述第三一分二分配器的输出端分别与第八放大器的输入端、第九放大器的输入端相连接，所述第四一分二分配器的输出端分别与第十放大器的输入端、第十一放大器的输入端相连接，所述第八放大器的输出端、第九放大器的输出端均与第二二合一合成器的输入端相连接，所述第十放大器的输出端、第十一放大器的输出端均与第三二合一合成器的输入端相连接，所述第二二合一合成器的输出端、第三二合一合成器的输出端均与第四二合一合成器的输入端相连接，所述第四二合一合成器的输出端与电声转换器40的输入端相连接。
所述第五放大器、第六放大器、第七放大器的型号均为ERA-2SM+，所述第八放大器、第九放大器、第十放大器、第十一放大器的型号均为OP37。
如图4所示，所述调制解调器10为基于QAM调制的OFDMA数字载波变换调制解调器。所述编码器70为H.264编码器，所述解码器60为H.264解码器。所述调制解调器10上设有RS232密钥注入口。
本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合来进行使用。下面结合现有技术中的软件对本实用新型的工作原理进行描述，但是必须指出的是：与本实用新型相配合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。
本实用新型为双工型，含接收、发射为一体。
工作时，本实用新型在水下设备和岸基接收设备上各安装一套。安装在水下设备的本实用新型通过编码器70也即H.264编码器接收水下摄像头摄入的模拟图像，所述模拟图像由H.264编码器数字化形成数据流，数据流由路由器50也即智能路由器送入100KHZ模拟带宽、可传输1Mbps码流的调制解调器10也即OFDM调制器进行数字调制，然后由发射通道20送至电声转换器40处以将电信号转换为便于在水中传输的声频信号；岸基接收设备上的电声转换器40将此声频信号转换为电信号，岸基接收设备上的接收通道30解调制为数据流，再由岸基接收设备上的路由器50送入解码器解码解压，软件视频消噪后输出模拟图像。
发射通道20，调制将输入的基带信号利用码分多址的方式调制在经傅里叶对单载波分解的1655个子载波上。上变频单元21将IF信号转变为RF信号并放大RF信号至0dbm，功放单元22将0dbm的信号放大至40dbm送入电声转换器40经天线发射，占空比为1∶1。天线接收的同频空间信号经过接收通道30滤波，以提高抗干扰能力，由滤波单元31对信号进行滤波，再将滤波后的信号送入自动增益放大单元32进行放大，放大后的信号送入下变频单元33中，下变频单元33将RF信号变为IF信号，电平为-5dbm～-10dbm输入解调器解调为基带信号，该基带信号再由智能路由器按IP地址分配至终端。
所述调制解调单元10为基于正交幅度调制的正交频分多址数字网络载波变换调制解调器，是一种正交的OFDM调制，也即将一个载波由傅里叶变换的模式形成1655个子载波，基带信号按码分多址的方式分配调制在子载波上，这样每个子载波所携带的数据量就只有7Kbps，有利于在传输过程克服多径干扰和多普勒频移，该调制信号并携带有向前向后纠错的索罗门码和卷积交织码，这些措施的采取可使传输过程的误码率高达10-9以上。而解调过程为调制过程的逆向运算。同时本调制解调器设有RS232密钥注入口，可加128位的密钥码并随机更改，确保了传输信息的安全。本调制解调器由原子钟产生的时控脉冲控制整机收发转换，实现双工。且本调制解调器能智能侦测传输链路的质量状况。
本实用新型利用了上变频单元和下变频单元中的开关具有高隔离度、无反射信号等特点，上变频单元和下变频单元的电路组成结构能够有效地抑制杂散信号，因此本实用新型的数据传输速率更快，通讯质量更好，本实用新型满负荷时可传输500Mbps数据。