阵列、接收电路、解 调器、信号接收处理单元。发送方的信息发送单元、调制器、发送电路和低频发射头依次连 接；接收方的接收阵列与接收电路、解调器、信号接收处理单元依次连接。发送方的发送信 息经过信息发送单元编码，调制器调制后经功放电路放大，通过低频发射头发送出去，在信 道传播后由接收方的接收阵列接收下来，然后接收电路对接收下来的微弱信号放大，去噪， 解调器解调后经过信号接收处理单元解码后得到接收信息。
[0021] 作为上述异步双工零射频无线通信系统的优化方案，所述低频发射头支持发射宽 频信号。若是电能和声能之间的转换，低频发射头可以是若干个支持不同频带发射的超声 探头并联在一起；若是电能和磁能之间的转换，低频发射头可以是若干个支持不同频带发 射的多种电磁换能器并联在一起；这样合起来可以发送整个通信所支持的频段内的宽带信 号。
[0022] 作为上述异步双工零射频无线通信装置的优化方案，所述信息发送单元对发送信 息进行编码。所述调制器对编码后的码字进行调制得到宽带变频发送信号。所述发送电路 包括分频器和若干个功率放大器，宽带变频发送信号通过分频器后先进行频带分割，由功 率放大器进行功率放大，再发送给对应的超声探头或者电磁换能器。
[0023] 作为上述异步双工零射频无线通信装置的优化方案，所述的接收方的接收阵列， 若是电能和声能之间的转换，由多模小口径接收探头组成；若是电能和磁能之间的转换，由 接收电磁换能器组成。接收阵列可以分布在一球面上，利于全向接收。接收探头可以是电 容式微加工超声探头或薄膜等多类型的探头。接收电磁换能器可以是磁敏元件等。
[0024] 一种异步双工零射频无线通信方法，包括如下步骤：
[0025] (1)通信参数设置。
[0026] 通信双方已经事先设置好协商的通信参数，包括信源编码和信道编码编码方式， 编码长度Nbit(码字的长度）、调制参数（调制方式、变频信号的频率变化函数）、信号发送 持续时间。由于是双工通信，可同时收发，以通信发送方和通信接收方来说明通信双方。双 方的通信通过不同频段来区分，如通信发送方到通信接收方称为下行频段；通信接收方到 通信发送方称为上行频段。工作前在无线通信支持的频段内设置好上行频段、下行频段和 基准频率。调制方式主要是说明2N个码字所赋予的值，同时发送的码字数M以及这M个赋 值和M个变频信号的起始频率以及基准频率f。之间的M个映射函数关系。
[0027] (2)通信发送方发送信息，对信息进行信源编码和信道编码，得到码字。
[0028] (3)对码字进行调制，产生发送信号。根据调制方式、变频信号的频率变化函数，对 码字进行调制，生成多元变频宽带信号；根据基准频率产生单频信号；两者之和产生宽带 变频发送信号。
[0029] (4)低频发射头发送经过功率放大的宽带变频发送信号。宽带变频发送信号通过 分频器后先进行频带分割，由对应的功率放大器进行功率放大，再发送给低频发射头。
[0030] (5)接收方的接收阵列接收信号，然后接收电路对接收信号去噪，放大。
[0031] (6)解调器解调接收信号。解调器通过一个带通滤波器对接收信号进行单频信号 和变频信号的分离，滤出来单频信号，对其进行频率估计求解出基准频率fc的估计值，另 外对其和倍频信号进行整形，提取时钟信息，以便收发双方的时间同步，进行异步通信。分 离出来的变频信号，对其进行时频分析，求解出M个变频信号的起始频率./H,L，，然 后根据（公式1)，把f。替换成其估计值I，反解出M个赋值H，L,Jm。根据判断准则，判 断其所属的赋值，从而从码本中找出对应的码字。如^mill < 4 ，则判为Clj，解调出为 码字j。
[0032] (7)信号接收处理单元对接收码字进行信道解码和信源解码，得到接收信息。
[0033] 与现有的无线通信方法相比，本发明具有以下优点：
[0034] (1)充分利用有限的频谱资源，在通信所支持的整个频带内产生发送信号，频带利 用率高。
[0035] (2)通过估计频率来解调码字，根据检测估计理论，频率估计的精度远高于幅度的 估计精度。
[0036] (3)只需一个基准频率，载波少，克服多载波时域波形叠加后峰均比大，对数模转 换芯片、功率放大器等的线性（动态）范围要求高的问题。且此基准频率传递时钟信息，可 以进行异步通信。通信双方选择不同的频段来传输信息，可以同时收发，进行双工通信。
[0037] (4)抗频率漂移。由于是频率和基准频率之间关系（可以是差）和码字之间的函 数映射，可以克服频率漂移带来的影响。
[0038] (5)支持大功率宽频发送和微弱信号接收。低频发射头实现大功率宽频发送。若 是电能和声能之间的转换，低频发射头可以是若干个支持不同频带发射的超声探头并联在 一起；若是电能和磁能之间的转换，低频发射头可以是若干个支持不同频带发射的多种电 磁换能器并联在一起；这样合起来可以发送整个通信所支持的频段内的宽带信号。接收端 为电容式微加工超声探头或薄膜等多类型小口径的探头组成的接收阵列，可以分布在一球 面上，利于全向接收微弱变频宽带信号。
[0039] (6)采用能量的转换来发送和接收信号，无需把基带信号调制或者频谱搬移到高 频再来发送信号，减少了发送方和接收方的射频模块，该系统可以用于声光电磁热等能量 转换来进行无线通信的场合。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明异步双工零射频无线通信装置的结构框图。
[0041] 图2(a)是本实施例的多个超声探头并联而成的发射头和发送电路连接示意图。
[0042] 图2(b)是本实施例的接收阵列示意图。
[0043] 图3是本实施例的变频信号频带分割示意图。
[0044] 图4是本实施例的调制过程。
[0045] 图5是本实施例的解调过程。
[0046] 图6是本实施例异步双工零射频无线通信方法的工作流程图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明，但本发明的实施不限于 此。
[0048] 如图1所示，是本实施例所述一种异步双工零射频无线通信装置的结构框图。一 种异步双工零射频无线通信装置包括发送方的低频发射头、信息发送单元、调制器、发送电 路，以及接收方的接收阵列、接收电路、解调器、信号接收处理单元。发送方的信息发送单 元、调制器、发送电路和低频发射头依次连接；接收方的接收阵列与接收电路、解调器、信号 接收处理单元依次连接。发送方的发送信息经过信息发送单元编码，调制器调制后经发送 电路D/A转换、分频和功率放大，通过低频发射头发送出去，信道传播后由接收方的接收阵 列接收下来，然后接收电路进行微弱信号放大，去噪，A/D转换，再经解调器解调，信号接收 处理单元解码后得到接收信息。
[0049] 如图2(a)所示，是本实施例的用于水声通信的低频发射头以及低频发射头和发 送电路连接的示意图，该例示意了 5个超声探头并联在一起组成低频发射头。每个超声探 头为大功率的压电陶瓷换能器，发送不同窄带变频信号，配有与之匹配的窄带功放电路。也 可以在窄带功放电路支持的频段内一个驱动多个超声探头。这样已调制的信号就可以经过 低