實驗名稱：功率放大器在仿生水聲通信中的應(yīng)用

　　研究方向：仿生隱蔽水聲通信

　　實驗內(nèi)容：使用海豚聲信號作為信息載體，通過功率放大器驅(qū)動換能器實現(xiàn)水下數(shù)據(jù)的隱蔽傳輸。

　　測試設(shè)備：ATA-L8水聲功率放大器，NIUSB-6356采集卡，WCCT614換能器，水聽器等。

　　實驗過程：

圖1：實驗測試系統(tǒng)圖

　　在發(fā)射端，使用一臺PC通過MATLAB腳本生成仿生通信信號。隨后，LabVIEW軟件控制DAC將離散信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并傳送至ATA-L8功率放大器。通過調(diào)節(jié)放大器增益，確保換能器達到足夠的聲源級水平。最后由換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號在水中傳播。在接收端，我們采用水聽器探測水中的聲信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號。LabVIEW軟件控制ADC將這些電信號轉(zhuǎn)換為離散信號，隨后傳輸至PC。最后，利用MATLAB腳本對信號進行解調(diào)并呈現(xiàn)實驗結(jié)果。

　　實驗結(jié)果：

　　如圖3所示，未經(jīng)相位補償?shù)男亲鶊D因嚴(yán)重多徑干擾呈現(xiàn)高度分散狀態(tài)，誤碼率在15%至40%之間波動，導(dǎo)致數(shù)據(jù)幾乎失真。相比之下，經(jīng)過均衡處理的星座圖呈現(xiàn)出更清晰的聚類特征，多徑效應(yīng)引起的相位旋轉(zhuǎn)得到有效補償，在多數(shù)情況下實現(xiàn)了無差錯傳輸。如圖4所示，我們使用仿生通信在淺海環(huán)境中實現(xiàn)了水下圖片的實時傳輸，通信速率高達21.72kbit/s，高于現(xiàn)有水平2個數(shù)量級。從接收信號的時域波形和時頻分布中可觀察到一定程度的噪聲和明顯的拖尾現(xiàn)象，這主要是由信道的多徑效應(yīng)引起的。這一特征在相位補償前的星座圖中同樣得以體現(xiàn)。通過計算接收訓(xùn)練符號與本地?zé)o噪聲訓(xùn)練符號之間的相位差，我們對星座點進行反向旋轉(zhuǎn)處理，使其更接近標(biāo)準(zhǔn)映射位置。盡管解調(diào)后仍存在少量誤碼，但這些誤差并未對圖像傳輸?shù)恼w質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。

　　功率放大器推薦：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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