一種水下通信前置濾波電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水下通信領(lǐng)域，具體涉及一種水下通信前置濾波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)闊o線電信號(hào)無法在水下遠(yuǎn)距離傳輸，水下通信主要通過水聲通信來傳輸，完成水聲通信的裝置叫通信聲納，每臺(tái)通信聲納都具備發(fā)射和接收功能。
[0003]兩臺(tái)通信聲納互相通信時(shí)，發(fā)送端的通信聲納將語音或文字經(jīng)過DSP信號(hào)處理后，生成特定的水聲信號(hào)，經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換、緩沖放大后經(jīng)發(fā)射機(jī)發(fā)射出去，然后通過海洋信道經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，水聲信號(hào)被遠(yuǎn)方的接收端的通信聲納換能器接收，接收后經(jīng)過前置放大、前置濾波、自動(dòng)增益放大、緩沖放大、AD采樣和DSP信號(hào)處理等一系列的特殊處理后恢復(fù)出語音和文字。
[0004]接收端的通信聲納換能器拾取水下遠(yuǎn)方傳來的水聲信號(hào)，由于海洋水聲信道噪聲的存在，經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后的水聲信號(hào)非常微弱，信噪比很差，所以首先要經(jīng)過前置放大板將小至微伏級的小信號(hào)放大到毫伏級以上。但放大后的信號(hào)噪聲很大，不利于接收端信號(hào)的恢復(fù)，因此，必須經(jīng)過前置濾波板進(jìn)行濾波，濾除帶外噪聲信號(hào)，提高信號(hào)信噪比。
[0005]用于水下通信的前置濾波板，除了滿足濾波效果外，還需要將濾波后的信號(hào)經(jīng)過不同的處理形成多路信號(hào)，輸出到后級分別進(jìn)行進(jìn)一步的處理；此外，在形成多路信號(hào)時(shí)，還要考慮前置濾波板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠適合水下通信；現(xiàn)有的前置濾波板很難滿足這兩個(gè)要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種水下通信前置濾波電路，能夠?yàn)V除帶外噪聲信號(hào)，提高信號(hào)信噪比，同時(shí)有三個(gè)信號(hào)的輸出端，滿足后級接收端對信號(hào)進(jìn)行不同處理以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
[0007]該一種水下通信前置濾波電路，用于向后級電路和信號(hào)處理平臺(tái)提供輸入信號(hào)，其包括:前級緩沖電路、五階無源LC橢圓帶通濾波電路、第一后級緩沖電路、第二后級緩沖電路、電源濾波電路、兩級深度限幅放大電路、四階有源RC低通濾波電路、差分放大電路以及該水下通信前置濾波電路的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端；
[0008]水聲信號(hào)接入到前級緩沖電路的輸入端；前級緩沖電路的輸出端與電容C5的一端相連，電容(:5的另一端連接五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸入端；五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端與電容(:4串聯(lián)后與第一后級緩沖電路的輸入端相連，電源濾波電路接入到第一后級緩沖電路中的雙電源反向放大器NlA的電源的正端和負(fù)端之間，第一后級緩沖電路中的雙電源反向放大器NlA的輸出端為本水下通信前置濾波電路的第一輸出端；
[0009]五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端進(jìn)一步與電容C35串聯(lián)后連接第二后級緩沖電路的輸入端，第二后級緩沖電路的輸出端與電容C36、電阻R6依次串聯(lián)后與第一級深度限幅電路的輸入端相連；第一級深度限幅電路的輸出端與電容C23、電阻&依次串聯(lián)后與第二級深度限幅電路的輸入端相連；第二級深度限幅電路的輸出端與電容C24的一端相連，電容C24的另一端與四階有源RC低通濾波器的輸入端相連；四階有源RC低通濾波器的輸出端與電容C37、電阻R3。依次串聯(lián)，電阻R3。未連接電容C37的一端作為該水下通信前置濾波電路的第二輸出端；
[0010]四階有源RC低通濾波器的輸出端與電容C3S、電阻R25依次串聯(lián)后與差分放大電路的輸入端相連，差分放大電路的輸出端作為該水下通信前置濾波電路的第三輸出端；
[0011]定義形式為A//B的符號(hào)表示A和B并聯(lián)；電阻&的一端為所述五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸入端，電阻R4的另一端和電感L:串聯(lián)后與并聯(lián)電容06//(]7的一端相連，并聯(lián)電容c6//c7的另一端與電感L2、L#P L4的一端依次相連；電感L4的另一端與并聯(lián)電容C13//C14的一端相連；并聯(lián)電容C 13//C14的另一端與電感L 5、L#P L 7的一端依次相連；電感L7的另一端與并聯(lián)電容C 2。//(:21的一端相連；并聯(lián)電容C M//C21的另一端為五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端；
[0012]五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端與電阻R5串聯(lián)后與地端相連；
[0013]電感L2的另一端與并聯(lián)電容Cs//C9的一端相連，電感L3的另一端與并聯(lián)電容C11//C12的一端相連，電感L 5的另一端與并聯(lián)電容C 15//C16的一端相連，電感L 6的另一端與并聯(lián)電容C1S//C19的一端相連；并聯(lián)電容(:8//(:9的另一端、并聯(lián)電容C “/(^的另一端、并聯(lián)電容C15//C16的另一端和并聯(lián)電容C 18//C19的另一端均接地；
[0014]該水下通信前置濾波電路三個(gè)輸出端輸出的信號(hào)用于向后級電路和信號(hào)處理平臺(tái)提供輸入信號(hào)。
[0015]優(yōu)選地，電感Lp L2、L3、L4、L5、L#P L 7為電感值可調(diào)的電感。
[0016]優(yōu)選地，所述兩級深度限幅電路采用相同的結(jié)構(gòu)，每級的深度限幅電路均由兩個(gè)單向二極管反向并聯(lián)，組成一個(gè)雙向二極管，然后雙向二極管與一個(gè)電阻并聯(lián)后連接在雙電源反向放大器的負(fù)極輸入端和輸出端之間，雙電源反向放大器的正極輸入端與一個(gè)電阻串聯(lián)后接地；雙電源反向放大器的電源正極與+15V的電源相連，電源負(fù)極與-15V的電源相連。
[0017]優(yōu)選地，四階有源RC低通濾波電路由兩個(gè)RC 二階有源低通濾波電路串聯(lián)構(gòu)成。
[0018]有益效果:
[0019]1、本實(shí)用新型各個(gè)子電路之間均通過一個(gè)電容連接，具有很好的“隔直耦合”作用；在水下通信時(shí)，接收端接收到的水聲信號(hào)通過前置放大板電路放大后的信號(hào)弱，噪聲大且信噪比低，而LC濾波器具有自噪聲小，濾波性能優(yōu)越的特點(diǎn)，所以本實(shí)用新型采用LC無源橢圓帶通濾波器，可以有效抑制帶外噪聲，提高信噪比。
[0020]LC無源橢圓帶通濾波器的階數(shù)由傳輸系數(shù)表達(dá)式中關(guān)于頻率ω代數(shù)式的最高次數(shù)確定，階數(shù)過小，無法實(shí)現(xiàn)有效濾波，階數(shù)過大，工程實(shí)現(xiàn)困難；本實(shí)用新型結(jié)合水聲信號(hào)的特點(diǎn)，通過綜合考慮濾波效果和工程應(yīng)用效果，選用五階無源LC橢圓帶通濾波電路，可以得到較高的信噪比信號(hào)，同時(shí)易于工程實(shí)現(xiàn)和工程實(shí)際應(yīng)用。
[0021]2、在五階無源LC橢圓帶通濾波電路中采用二個(gè)電容并聯(lián)和可調(diào)電感，實(shí)現(xiàn)對濾波器截止頻率和平坦度的調(diào)整，優(yōu)化濾波性能，以達(dá)到最佳的濾波效果。
[0022]3、深度限幅放大電路和四階有源RC低通濾波模塊的主要作用是將濾波后的信號(hào)放大到DSP信號(hào)處理平臺(tái)容易處理的幅度，由于有限幅的作用，一定程度上起到類似自動(dòng)增益放大的作用，使輸出的幅度一致。由于限幅，信號(hào)產(chǎn)生失真，利用四階RC有源濾波器抑制諧波成分，恢復(fù)有用成分。
[0023]4、本實(shí)用新型的前置濾波電路有三個(gè)輸出端，，分別將信號(hào)傳輸?shù)讲煌男盘?hào)處理電路和平臺(tái)上，具有較強(qiáng)的普適性；第一輸出端輸出的信號(hào)輸入到后續(xù)信號(hào)處理中的自動(dòng)增益放大電路中；第二輸出端輸出的信號(hào)輸入到后續(xù)信號(hào)處理的自檢電路中，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)信號(hào)處理過程的自檢；第三輸出端輸出的差分信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，能夠進(jìn)行高效遠(yuǎn)距離傳輸，差分信號(hào)輸入到DSP信號(hào)處理單元中。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明水下通信前置濾波電路的電路圖。
[0025]圖2為圖1中前級緩沖電路的放大圖。
[0026]圖3為圖1中五階無源LC橢圓帶通濾波電路的放大圖。
[0027]圖4為圖1中第一后級緩沖電路、第二后級緩沖電路、電源濾波電路和第一輸出端的放大圖。
[0028]圖5為圖1中兩級深度限幅放大電路的放大圖。
[0029]圖6為圖1中四階有源RC低通濾波電路的放大圖。
[0030]圖7為圖1中差分放大電路、第二輸出端和第三輸出端的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]本實(shí)用新型提供了一種水下通信前置濾波電路，如圖1所述，前置濾波電路包括:前級緩沖電路、五階無源LC橢圓帶通濾波電路、第一后級緩沖電路、第二后級緩沖電路、電源濾波電路、兩級深度限幅放大電路、四階有源RC低通濾波電路、差分放大電路以及信號(hào)的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端；
[0033]水聲信號(hào)接入到前級緩沖電路的輸入端；前級緩沖電路的輸出端與電容C5的一端相連，電容(:5的另一端連接五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸入端；五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端與電容(:4串聯(lián)后與第一后級緩沖電路的輸入端相連，電源濾波電路接入到第一后級緩沖電路中的雙電源反向放大器NlA的電源的正端和負(fù)端之間，第一后級緩沖電路中的雙電源反向放大器NlA的輸出端為該水下通信前置濾波電路的第一輸出端；
[0034]五階無源LC橢圓帶通濾波電路的輸出端進(jìn)一步與電容C35串聯(lián)后連接第二后級緩沖電路的輸入端，第二后級緩沖電路的輸出端與電容C36、電阻R6依次串聯(lián)后與第一級深度限幅電路的輸入端相連；第一級深度限幅電路的輸出端與電容C23、電阻&依次串聯(lián)后與第二級深度限幅電路的輸入端相連；第二級深度限幅電路的輸出端與電容C24的一端相連，電容C24的另一端與四階有源RC低通濾波器的輸入端相連；四階有源RC低通濾波器的輸出端與電容C37、電阻R3。依次串聯(lián)，電阻R3。未連接電容C37的一端作為該水下通信