[发明专利]一种机械载波传输语音信号的调制解调系统

权利要求书

1.一种机械载波传输语音信号的调制解调系统，其特征在于，包括信号发送控制端(10)、信号传递系统(20)、信号接收控制端(30)，所述信号传递系统(20)进一步包括发送换能器(201)，接收换能器(203)，以及发送换能器(201)与接收换能器(203)之间固定连接的金属管线(202)，

所述信号发送控制端(10)用于接收需要传输的信号并将其放大调制转换成第一电载波信号输入至发送换能器(201)，所述发送换能器(201)用于将第一电载波信号转换成适应金属管线(202)传输的机械载波信号，所述接收换能器(203)用于将金属管线(202)传输过来的机械载波信号转换成第二电载波信号，所述信号接收控制端(30)用于接收所述接收换能器(203)输出的第二电载波信号并解调放大成输出信号输出，

其中信号发送控制端(10)的调制过程为利用正弦载波将调制帧转换成已调制信号，其中所述正弦载波的频率与采用的金属管线的谐振频率一致，

当调制波信号为低电平时，已调制波输出零电平；当调制波信号为高时，先输出第一时间周期T1的同相载波信号，紧接着输出第二时间周期T2的反相载波信号，其中第一时间周期T1与第二时间周期T2的总和小于调制波的周期T；

信号接收控制端(30)的解调过程为在单个调制信号电平相同的周期内，检测接收到的信号是否有超过一定阈值的高电平出现，如果有，得到解调信号为高电平，否则为低电平。

2.根据权利要求1所述的机械载波传输语音信号的调制解调系统，其特征在于，所述信号发送控制端(10)包括信号输入设备(101)、第一处理模块(102)、FPGA信号调制模块(103)、频率自适应载波产生模块(104)、电压电流信号采集模块(105)、D/A转换模块(106)及功率放大器模块(107)，所述信号输入设备(101)经第一处理模块(102)接入FPGA信号调制模块(103)的一输入端，所述频率自适应载波产生模块输出口接入FPGA信号调制模块(103)的另一输入端；所述FPGA信号调制模块(103)输出经D/A转换模块(106)接入功率放大器模块(107)；所述功率放大器模块(107)输出端口一路接入电压电流信号采集模块(105)，另一路接入金属管线另一端的发送换能器(201)。

3.根据权利要求2所述的机械载波传输语音信号的调制解调系统，其特征在于，所述频率自适应载波产生模块(104)包括电压电流相位比较模块(1041)及高分辨DDS模块(1042)，所述电压电流相位比较模块(1041)通过比较由电压电流信号采集模块(105)输出的电压、电流相位差，在合理的误差范围内作为输出信号达到金属管线谐振频点的依据，进而控制高分辨率DDS模块(1042)产生步进为1Hz的正弦信号，当正弦信号频率达到谐振频点时锁定频率输出作为最终载波信号输出至FPGA信号调制模块(103)。

4.根据权利要求1至3任一所述的机械载波传输语音信号的调制解调系统，其特征在于，所述信号接收控制端(30)包括模拟信号幅度控制模块(301)、A/D转换模块(302)、FPGA信号解调模块(303)、第二处理模块(304)、信号功放(305)及信号输出设备(306)，所述模拟信号幅度控制模块(301)输出端经A/D转换模块(302)与FPGA信号解调模块(303)的输入端口相连接；所述第二处理模块(304)输出端口经信号功放(305)接入语音输出设备；所述FPGA信号解调模块(303)的输出端口与第二处理模块(304)输入端口相接。

5.根据权利要求4所述的机械载波传输语音信号的调制解调系统，其特征在于，所述模拟信号幅度控制模块(301)包括可变增益控制器(3011)和可变增益芯片(3012)，所述可变增益芯片(3012)的输入端连接接收换能器(203)的输出端，所述可变增益芯片(3012)的输出端连接所述A/D转换模块(302)的输入端，所述A/D转换模块(302)的一输出端连接所述可变增益控制器(3011)的输入端，所述可变增益控制器(3011)根据A/D转换模块(302)的输出自动调节可变增益芯片(3011)的增益大小。