基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置

：
1.本实用新型涉及跨介质通信装置技术领域，具体的说是一种能够实现空中平台与水下目标间的无水面中继通信的基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置。


背景技术：

2.海空一体化通信在未来战争中和国民经济生产中的地位日益突出，而空中平台与水下目标之间的无水面中继通信技术是构建海空一体化的重要组成部分。而在水声信道特别是浅海信道恶劣条件表现在信道的复杂性、随机多变性和有限带宽，海水边界、海洋动力因素、时空变化和噪声等都会对信号的传输产生一定的影响。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够实现空中平台与水下目标间的无水面中继通信的基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置。
4.本实用新型通过以下措施达到：
5.一种基于机载空气耦合电容微机械超声换能器的水到空气跨介质通信装置，设有发送机构和接收机构，其特征在于，所述发送机构中设有依次相连的数据采集器、a/d转换器以及水下声纳，接收机构设有位于空中的无人机，无人机的底部设有超声换能器，超声换能器的输出端与d/a转换器相连，d/a转换器输出端与信号输出组件相连。
6.本实用新型所述发送机构中设有编码电路，编码电路设置在所述a/d转换器与声纳之间，对应的，在接收机构中设有译码电路，译码电路设置在所述超声换能器与d/a转换器之间。
7.本实用新型所述发送机构中数据采集器为麦克风，用于采集声音信号，并将信号送入a/d转换器进行处理。
8.本实用新型所述接收机构中无人机底部固定平板状支撑板，支撑板的下侧等间距的设置两个以上超声换能器，超声换能器采用空气耦合电容微机械超声换能器。
9.本实用新型所述声纳工作时，声信号中心频率在20-100khz范围内，以限制声音好的衰减。
10.本实用新型在使用时，发送机构将数据采集器获得的声信号送入a/d转换器中，对声音信号进行a/d转换后，可以通过编码电路进行编码处理，并将编码后的信号传入水下声纳，通过声纳发射声信号，此时调整声信号中心频率在20～100khz内，以限制声信号在空气中的衰减，声信号经过水声信道到达水气交界面产生损耗，通过空气后，由机载超声换能器接收，机载超声换能器将接收的数据送入译码电路进行译码处理，然后送入d/a转换器内进行d/a转换，获得原始数据，从而完成从水到空气的跨介质通信。
11.本实用新型与现有技术相比，实现了无水面中继情况下，空中与水下的通信，具有
结构合理、通信质量高等显著的优点。
附图说明：
12.附图1是本实用新型的结构示意图。
13.附图2是本实用新型的原理框图。
14.附图标记：数据采集器1、a/d转换器2、声纳3、无人机4、超声换能器5、d/a转换器6、编码电路7、译码电路8、支撑板9。
具体实施方式：
15.下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步的说明。
16.实施例1：
17.如附图1及附图2所示，本例提供了一种基于机载空气耦合电容微机械超声换能器的水到空气跨介质通信装置，设有发送机构和接收机构，所述发送机构中设有依次相连的数据采集器1、a/d转换器2以及水下声纳3，接收机构设有位于空中的无人机4，无人机4的底部设有超声换能器5，超声换能器5的输出端与d/a转换器6相连，d/a转换器6输出端与信号输出组件相连，信号输出组件可以为显示屏或扬声器。
18.本例所述发送机构中设有编码电路7，编码电路7设置在所述a/d转换器2与声纳3之间，对应的，在接收机构中设有译码电路8，译码电路8设置在所述超声换能器5与d/a转换器6之间。
19.本例所述发送机构中数据采集器1为麦克风，用于采集声音信号，并将信号送入a/d转换器2进行处理，所述接收机构中无人机4底部固定平板状支撑板9，支撑板9的下侧等间距的设置两个以上超声换能器5，超声换能器5采用空气耦合电容微机械超声换能器；
20.所述声纳3工作时，声信号中心频率在20-100khz范围内，以限制声音好的衰减。
21.在使用时，发送机构将数据采集器1获得的声信号送入a/d转换器2中，对声音信号进行a/d转换后，可以通过编码电路7进行编码处理，并将编码后的信号传入水下声纳3，通过声纳3发射声信号，此时调整声信号中心频率在20～100khz内，以限制声信号在空气中的衰减，声信号经过水声信道到达水气交界面产生损耗，通过空气后，由机载超声换能器接收，机载超声换能器将接收的数据送入译码电路8进行译码处理，然后送入d/a转换器6内进行d/a转换，获得原始数据，从而完成从水到空气的跨介质通信。
22.本实用新型与现有技术相比，实现了无水面中继情况下，空中与水下的通信，具有结构合理、通信质量高等显著的优点。


技术特征：
1.一种基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，设有发送机构和接收机构，其特征在于，所述发送机构中设有依次相连的数据采集器、a/d转换器以及水下声纳，接收机构设有位于空中的无人机，无人机的底部设有超声换能器，超声换能器的输出端与d/a转换器相连，d/a转换器输出端与信号输出组件相连。2.根据权利要求1所述的一种基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述发送机构中设有编码电路，编码电路设置在所述a/d转换器与声纳之间，对应的，在接收机构中设有译码电路，译码电路设置在所述超声换能器与d/a转换器之间。3.根据权利要求1所述的一种基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述发送机构中数据采集器为麦克风，用于采集声音信号，并将信号送入a/d转换器进行处理。4.根据权利要求1所述的一种基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述接收机构中无人机底部固定平板状支撑板，支撑板的下侧等间距的设置两个以上超声换能器，超声换能器采用空气耦合电容微机械超声换能器。5.根据权利要求1所述的一种基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述声纳工作时，声信号中心频率在20-100khz范围内。

技术总结
本实用新型涉及跨介质通信装置技术领域，具体的说是一种能够实现空中平台与水下目标间的无水面中继通信的基于机载空气耦合超声换能器的水到空气跨介质通信装置，所述发送机构中设有依次相连的数据采集器、A/D转换器以及水下声纳，接收机构设有位于空中的无人机，无人机的底部设有超声换能器，超声换能器的输出端与D/A转换器相连，D/A转换器输出端与信号输出组件相连，与现有技术相比，实现了无水面中继情况下，空中与水下的通信，具有结构合理、通信质量高等显著的优点。通信质量高等显著的优点。通信质量高等显著的优点。


技术研发人员：赵扬 黄金鑫 周志权 王晨旭 赵占峰 李迎春 李剑锋
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2023/3/13