Page 72 - 《应用声学》2023年第3期

510 2023 年 5 月

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图 2 系统发送端结构
Fig. 2 Structure of the system sender

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图 3 像素点的数据结构
Fig. 3 Data structure of pixels

FPGAܱᦊ஝૶வՔ FPGAᔇྟЯᦊ
PLL௑᧿
FPGAЯᦊ஝૶வՔ

FIR஝ߚ
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VGA᯶ү
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଍҄٨

图 4 系统接收端结构
Fig. 4 Structure of system receiver
1.2 接收端 AD9280。信号放大电路采用高速运放 ADA4870芯

系统接收端结构如图 4 所示，接收端超声换能 片，最大输出电压 ±20 V，用于放大由 FPGA 产生
器由正压电效应将接收到的超声波信号转换为电 的数字调制信号。
信号，经过信号放大电路、模拟带通滤波电路和
2 回波消除技术
A/D转换电路传输给接收端FPGA。FPGA将接收
到的信号经过自适应时域均衡器消除超声回波信 测试的信道脉冲响应波形如图 6 所示。 将
号，然后将数字调制信号解调为数字基带信号，经过 FPGA 产生的单脉冲激励信号加载在发送端超声
SDRAM的缓存后驱动VGA显示器显示图像。 换能器上，激励压电晶片发出超声波信号，经金属
设计完成的系统实物如图 5 所示，其中，系 信道的传输衰减，采用数字示波器 Agilent 2012A
统主控制器 FPGA 采用 Altera 公司的 Cyclone IV 采集信号波形。可以看出除主脉冲响应信号外还有
E 系列的 EP4CE16F17C8 芯片。摄像头采用 Omni 几个超声波回波产生，回波效应对超声波的影响非
Vision 公司生产的 OV7725。D/A 转换电路采用转 常明显，它是导致超声波通信误码率较高的主要因
换速率 125 MHz 的高速转换芯片 AD9708，A/D 素之一 [14] 。为实现超声波高速通信，系统采用基于
转换电路采用转换速率 32 MHz 的高速转换芯片 SC-TDE技术的自适应时域均衡器消除回波。