低频电磁波感应通信系统的设计与仿真

媒质属于电介质还是良导体，不仅与媒质参数有关，而且与工作频率有关。良导体中，随着频率的增加，电磁波的衰减常数α增大。可以看出，媒质导电性能越好(电导率越大)，工作频率越高，则电磁波衰减越大，即高频电磁波在良导体中衰减极快，往往在微米级的距离内就衰减到近于零了。通常，导电媒质中的感应通信，其工作频率必须在低频频段，这是良导体媒质中感应通信系统的一个非常重要的特征。

2 低频感应通信系统的设计

本文研究设计的低频感应通信系统框图如图1所示，采用基于DSP的软件无线电方式来实现，即在通用的硬件平台上，尽可能用灵活、方便升级的软件实现通信的各种功能。其数据调制方式采用差分编码移相键控(DPSK)来实现，DPSK是将数字基带信号经差分编码后，再对其进行绝对相移键控的数字调制方式，因其抗噪性能和频带利用率均优于ASK和FSK，在实际的数据传输系统中得到了广泛的应用。

软件无线电是无线通信领域里一种新的通信体系结构，他是以现代通信理论为基础、数字信号处理为核心、微电子技术为支撑，其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将通信的各种功能如工作频率、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来实现，并使宽带A／D和D／A转换器尽可能地靠近天线，以研制出具有高度灵活、开放性的新一代无线通信系统。他所具有的极强的灵活性和开放性等特点必将使他成为未来无线通信系统的发展趋势。

根据软件无线电的理论，本文所研究设计的低频感应通信系统，由于工作频率低，接收器接收的信号经放大及预滤波后，可直接经A／D转换后送给DSP进行数字信号处理，而不需要经过类似下变频的信号处理，即类似于理想软件无线电的设计。具体来讲就是：发送器经DSP通过软件产生数字调制信号，该信号经D／A转换器件的数模转换后，产生低频模拟的DPSK信号，对该信号经过模拟放大、功率放大就可以加载到发射器上。信道中传输的是模拟调制信号及信道本身存在的噪声和干扰信号。接收器接收的DPSK及噪声信号经过放大和抗混叠滤波器的预处理后，直接用A／D转换器将预处理后的DPSK信号转换为数字信号送给DSP，由DSP对接收到的调制信号进行FIR数字滤波、同步、解调、抽样判决和差分解码等信号处理过程，恢复信源信息，完成通信过程。

作者：卢建军，汪跃龙，魏娜   来源：中电网