应力波扩频通信系统一般结构

上一篇博客粗略讲述了应力波扩频通信的原理，理论比较复杂，对于后续硬件设计而言，只需要直观了解即可。应力波扩频通信系统结构与无线扩频通信系统类似，发射端和接收端的硬件结构图如图1所示。需要重点提醒，虽然固体为典型的低通信道，高频信号(MHz级别)强衰减，但依然执着地采用频带通信而非基带通信有如下理由：

• 致动器与固体耦合并非理想的刚体耦合，耦合剂、空气等物质对作为信道的一部分，对应力波的产生和传播有影响(其实影响还挺大的)；
• 低频致动器难于制作，导致低频致动器的价格远高于高频致动器，同时低频致动器的驱动电路体积更大，更消耗材料。

 

图1 直序扩频系统组成框图

固体需要受到激振才会产生应力波，小锤子和手指都可以，但是对于应力波扩频通信系统，需要产生频率较高的应力波，可以选择：

• 以压电效应为工作机理的压电陶瓷、
• 以磁致伸缩为工作机理的电磁线圈、
• 以电致伸缩为工作机理的电容器。

选用压电陶瓷，理由如下：

• 灵敏度高，对微小的形变敏感，可检测微弱的应力波；
• 硬件成熟，设计面临的问题比较少；
• 可通过选通开关简单地实现半双工通信；
• 利用应力波可以实现功率和能量的双向传递，彻底向充电说再见。

 

参考文献

[1] 郭伟国等. 应力波基础简明教程

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