一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法

1.本发明涉及一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法。


背景技术：

2.依赖电磁波通信的设备越来越多，人们周围的电磁环境越来越复杂，电磁频段资源越来越紧张，利用超声无线通信的方法可以减轻拥堵的电磁频段问题。超声聚焦是通过超声阵列将超声能量汇聚在焦点的一种方法，这种方法可以实现焦点处的能量汇聚，可通过增加探头数量提升焦点处能量，从而提升数据传输质量，目前还没有在超声通信领域的应用案例。
3.因此，通过超声阵列产生多个焦点在接收探头处进行通信的方法，可以实现并行传输数据、传输距离远和信噪比高的优点。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，提供一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法，本发明采用了如下技术方案：
5.本发明提供了一种基于超声聚焦方式的数据传输装置，其特征在于，包括：数据发出端以及数据接收端。数据发出端包括：编码器，用于对需要传输的数据进行编码，得到含有相应的数据信息的串行控制电信号。阵列控制模块，用于将串行控制电信号转换成并行控制电信号。功率放大模块，用于对并行控制电信号进行放大。超声探头阵列，用于将放大后的并行控制电信号转换为超声信号。数据接收端包括：m个接收探头，用于接收超声信号，并将其转换为接收电信号。提取电路模块，用于对接收电信号进行提取，得到含有数据信息的编码信号。信号放大模块，用于对编码信号进行放大。解码器，用于对放大的编码信号进行解码，得到数据。其中，功率放大模块分别与阵列控制模块和超声探头阵列电连接。阵列控制模块与编码器电连接。提取电路模块分别与m个接收探头和信号放大模块电连接。m个接收探头放置在超声探头阵列的焦点处。信号放大模块与解码器电连接。
6.本发明提供的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置，还可以具有这样的技术特征，其中，m个接收探头当中的一个接收探头用于接受同步控制信号，其余的(m-1)个用于接收探头接收超声信号。
7.本发明提供的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置，还可以具有这样的技术特征，其中，编码器将数据进行编码，得到(m-1)进制数据，然后将(m-1)进制数据的高位和低位分别转换为对应(m-1)个探头的二进制编码，当二进制的0时，超声探头阵列对应的焦点处的超声能量消失，当二进制的1时，超声探头阵列对应的焦点处的超声能量打开。
8.本发明提供的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置，还可以具有这样的技术特征，其中，超声探头阵列是由n个超声换能器组成的阵列，n＞m。
9.本发明提供了一种基于超声聚焦方式的数据传输方法，一种基于超声聚焦方式的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，利用编码器对需要传输的数据进行编
码，得到含有数据信息的串行控制电信号。步骤s2，利用阵列控制模块将串行控制电信号转换成并行控制电信号。步骤s3，利用功率放大模块对并行控制电信号进行放大。步骤s4，利用超声探头阵列将放大后的并行控制电信号转换为超声信号。步骤s5，利用m个接收探头接收超声信号，并将其转换为接收电信号。步骤s6，利用提取电路模块对接收电信号进行提取，得到含有数据信息的编码信号。步骤s7，利用信号放大模块对编码信号进行放大。步骤s8，利用解码器对放大的编码信号进行解码，得到数据。其中，功率放大模块分别与阵列控制模块和超声探头阵列电连接。阵列控制模块与编码器电连接。提取电路模块分别与m个接收探头和信号放大模块电连接。信号放大模块与解码器电连接。
10.发明作用与效果
11.根据本发明的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法，首先，本发明中的数据发出端的超声探头阵列采用了n个超声换能器，将放大后的并行控制电信号转换为超声信号发射出去，利用超声聚焦手段，增强信号发送强度，增加了传输距离，同时实现了并行通信方法。
12.其次，本发明中的数据接收端采用m个接收探头放置在超声探头阵列的焦点处，增加了对超声信号进行接收，同时利用低电磁辐射，具有抗环境电磁干扰能力强,相比相同单个接收探头的传输距离远。
附图说明
13.图1是本发明实施例中的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置结构示意图；
14.图2是本发明实施例中的一种基于超声聚焦方式的数据传输方法流程图。
具体实施方式
15.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法作具体阐述。
16.《实施例》
17.图1是本发明实施例中的基于超声聚焦方式的数据传输装置结构示意图。
18.如图1所示，本实施例中的基于超声聚焦方式的数据传输装置100包括数据发出端1以及数据接收端2。
19.数据发出端1包括编码器11、阵列控制模块12、功率放大模块13和超声探头阵列14。
20.编码器11与阵列控制模块12电连接，用于对需要传输的数据进行编码，得到含有相应的数据信息的串行控制电信号并将该信号传输给阵列控制模块12。
21.本实施例中，编码器11对需要传输的数据进行编码，得到(m-1)进制数据，然后将(m-1)进制数据的高位和低位分别转换为对应(m-1)个探头的二进制编码，当二进制的0时，超声探头阵列14对应的焦点处的超声能量消失，当二进制的1时，超声探头阵列14对应的焦点处的超声能量打开。例如，9个接收探头和需要传输的数据为十进制(100)，编码器11对十进制数据(100)进行编码，先得到八进制数据(144)，然后将八进制数据(144)再转换为二进制数据(00000100,00000100,00000001)。
22.阵列控制模块12与功率放大模块13电连接，阵列控制模块12接收串行控制电信号
同时将该信号转换成并行控制电信号并传输给功率放大模块13。
23.功率放大模块13分别与阵列控制模块12和超声探头阵列14电连接，功率放大模块13对并行控制电信号进行放大并传输给超声探头阵列14。
24.超声探头阵列14是由n个超声换能器(图中未示出)组成的阵列。超声探头阵列14将放大后的并行控制电信号转换为超声信号，同时将该超声信号发射出去。
25.数据接收端2包括m个接收探头21、提取电路模块22、信号放大模块23和解码器24。
26.m个接收探头21放置在超声探头阵列14的焦点处，用于接收超声信号，并将该超声信号转换为接收电信号。其中，接收探头的数量m＜n。
27.m个接收探头21当中的一个接收探头用于接受同步控制信号，其余的(m-1)个接收探头用于接收超声信号。当接收到同步控制信号为1时，该时刻为有效时刻，同时其他m-1个探头接收到的超声信号作为有效的信号
28.提取电路模块22分别与m个接收探头21和信号放大模块23电连接，提取电路模块22对接收电信号进行提取，得到含有数据信息的编码信号。
29.信号放大模块23分别与提取电路模块22和解码器24电连接，信号放大模块23对编码信号进行放大，并将放大的编码信号传输给解码器24。
30.解码器24与信号放大模块23电连接，解码器24对放大的编码信号进行解码，得到数据。
31.图2是本发明实施例中的一种基于超声聚焦方式的数据传输方法流程图。
32.如图2所示，本实施例还提供了基于超声聚焦方式的数据传输方法，包括以下步骤：
33.步骤s1，利用编码器11对需要传输的数据进行编码，得到含有数据信息的串行控制电信号。
34.步骤s2，利用阵列控制模块12将串行控制电信号转换成并行控制电信号。
35.步骤s3，利用功率放大模块13对并行控制电信号进行放大。
36.步骤s4，利用超声探头阵列14将放大后的并行控制电信号转换为超声信号。
37.步骤s5，利用m个接收探头21接收超声信号，并将其转换为接收电信号。
38.步骤s6，利用提取电路模块22对接收电信号进行提取，得到含有数据信息的编码信号。
39.步骤s7，利用信号放大模块23对编码信号进行放大。
40.步骤s8，利用解码器24对放大的编码信号进行解码，得到数据。
41.实施例作用与效果
42.根据本实施例提供的一种基于超声聚焦方式的数据传输装置及方法，首先，本实施例中的数据发出端的超声探头阵列采用了n个超声换能器，将放大后的并行控制电信号转换为超声信号发射出去，利用超声聚焦手段，增强信号发送强度，增加了传输距离，同时实现了并行通信方法。
43.其次，本实施例中的数据接收端采用m个接收探头放置在超声探头阵列的焦点处，增加了对超声信号进行接收，同时利用低电磁辐射，具有抗环境电磁干扰能力强,相比相同单个接收探头的传输距离远。
44.上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例
的描述范围。