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日盲紫外语音通信调制系统的研究

作　者: 高红杰
导　师: 肖沙里
学　校: 重庆大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 日盲紫外光 低压汞灯 2FSK 半桥驱动 语音编码
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
引　用: 4次
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内容摘要


紫外光通信是一种新型的自由空间光通信方式,它具有一些特殊的优点,如保密性好、抗干扰能力强,非直视通信等。因此,紫外光通信非常适合各种战场环境对通信的严格要求。对紫外光的传输特性进行分析,建立了基于椭球坐标系的单散射信道模型。太阳紫外辐射在通过大气层时,由于对流层上部的臭氧层对200～300nm紫外线具有强烈的吸收作用,太阳的这一波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在,形成所谓日盲区。因此选定了波长为253.7nm的紫外光作为自由空间光通信的载体。同时由于紫外光独特的强散射性,决定了其能实现特定区域范围内非视距通信,这是日盲紫外光通信相对于其他通信方式的又一优点。根据紫外光的特性,讨论了搭建紫外光通信系统关键器件的选择。低压汞灯因其高转换效率,功率范围宽,光谱线集中在日盲段(辐射出约90%的253.7nm紫外光)等优越性能成为本系统的发射光源。探讨了低压汞灯的发光原理以及其外在伏安特性,并综合考虑待调制基带信号的特性为二进制式数字信号,系统最终选用二进制频移键控2FSK调制方式。根据光源的伏安特性以及选定的调制方式确定整个通信系统的框架,分别讨论调制端功率驱动电路、异常处理电路、微控制器电路、功率因数校正电路的工作原理和具体实现。紫外通信系统数据传输速率很低,为实现以紫外光为媒介的语音通信,提出了一种语音编码压缩的方案,讨论了在计算机平台上实现语音编解码的软件编程。本设计的目的是结合现阶段技术条件,对紫外光语音通信的进行初步的探索。通过三年来的研究工作,已经在紫外光调制和低速语音编码上积累了一定经验,在实践中,本系统不仅实现了9.6Kbps速率下低误码率的文字信息紫外光通信,并且基于计算机平台实现了语音通信。文章最后给出了实验结论和改进意见。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 发展自由空间紫外光通信系统的意义  9-10
    1.2.1 常用通信方式介绍  9-10
    1.2.2 以紫外光为媒介的通信系统的价值  10
  1.3 国内外研究现状  10-12
    1.3.1 国外研究状况  10-11
    1.3.2 国内发展状况  11-12
  1.4 本文研究的目的和研究内容  12-13
    1.4.1 本文研究的目的  12
    1.4.2 本文研究的内容  12-13
2 日盲紫外光及其大气传输特性  13-26
  2.1 日盲紫外光的定义  13-14
  2.2 非直视紫外光通信的大气传输特性  14-16
    2.2.1 大气对紫外光的散射作用  15-16
  2.3 非直视单散射信道模型  16-21
  2.4 系统性能指标  21
  2.5 单散射模型仿真分析  21-26
    2.5.1 三种不同收发方式的比较  22-24
    2.5.2 光束孔径角选择对系统的影响  24-26
3 系统的总体设计  26-40
  3.1 紫外光通信系统的机理与应用  26-28
  3.2 紫外光通信系统关键器件的选定  28-33
    3.2.1 紫外发射源的选定  28-33
  3.3 调制方案的选定  33-38
    3.3.1 低压汞灯的发光原理  33-34
    3.3.2 低压汞灯的工作特性  34-36
    3.3.3 调制原理  36-37
    3.3.4 调制方案的确定  37-38
  3.4 系统的整体构架  38-40
4 调制系统硬件设计  40-67
  4.1 调制电路概述  40-41
  4.2 功率驱动电路  41-49
    4.2.1 半桥逆变谐振电路  41-45
    4.2.2 半桥驱动芯片  45-46
    4.2.3 功率驱动硬件实现  46-47
    4.2.4 保护电路  47-49
  4.3 微控制器电路  49-62
    4.3.1 AVR 单片机的组成  50-55
    4.3.2 脉宽调制波  55-60
    4.3.3 控制电路实现  60-62
  4.4 功率因数校正电路  62-67
    4.4.1 功率因数校正原理  62-63
    4.4.2 有源功率因数校正的特点  63-64
    4.4.3 基于L6561 实现功率因数校正  64-67
5 语音编码  67-80
  5.1 语音信号的数字模型  67-68
  5.2 线性预测编码  68-71
    5.2.1 参数解卷算法  69-70
    5.2.2 自相关法  70-71
  5.3 LPC-10 编码器  71-73
  5.4 终端软件实现  73-80
    5.4.1 VC 串口编程  73-76
    5.4.2 VC 语音编程  76-80
6 实验结论与展望  80-88
  6.1 实验系统和实验结果  80-86
  6.2 实验结论与展望  86
  6.3 结束语  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
附录  92
  作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  92

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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