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美伯克利实验室研发新型水声通信技术
时间:2019-12-10  编辑:dedesos.com

美国劳伦斯伯克利国家实验室的k8凯发国际娱乐下载研讨人员找到一种经过水传递声波的新方法,打开了水下高速通讯活动的大门。这种新方法运用声波传达发作的动态旋转即轨道角动量,能够将更多的信道会集在单一频率,有用添加信息传输量。

美伯克利实验室研制新式水声通讯技能

伯克利实验室材料科学部的资深科学家、伯克利大学教授张翔表明,这项研讨在高速水声通讯范畴具有严重潜力。人类在水下的通讯才能有限,由于微波在水中会被快速吸收,传输间隔有限。光通讯的作用也欠好,由于在水中光线会发作散射。

低频声学仍然是远间隔水下通讯的最佳挑选。声纳的用处广泛,包括导航、海底测绘、渔业、海洋石油勘探和舰艇查找等。研讨人员表明水声通讯的可用带宽约束在20KHz以内的频率规模。这种低频约束了数据传输率,只能到达每秒几十KB的速度。

研讨人员采用了多路复用,或许将不同信道并入单个共用信号的思维。尽管多路复用技能广泛应用于电信和计算机网络,可是多路复用轨道角动量在此前却从未应用于声学通讯。跟着声响的传达,声波波前会构成螺旋状或漩涡状波束。这种波束的轨道角动量会构成空间自由度和独立信道,供研讨人员编码数据。研讨人员表明,即便波束自身的频率坚持不变,不同轨道角动量的信道,旋转的速度会不同,使得这些信道互相独立。这是研讨人员在相同声束或脉冲中编码不同二进制数据的原因。然后运用算法解码不同信道的信息,由于它们互相独立。

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研讨人员对该技能进行了演示:运用二进制方式对单词“Berkeley”进行编码,然后跟着声波信号传输该信息,该声波信号平常只能带着更少的数据。其实验装置坐落伯克利实验室,包括一个由64个换能器组成的数字控制电路。该电路发作螺旋状波前来构成不同的信道。信号经过互相独立的轨道角动量信道一起宣布。研讨人员运用的频率为16KHz,在声纳当时的运用频率规模之内。由32个传感器组成的接收器测量了声波,并运用算法进行了解码。

研讨人员表明,他们调整了每个换能器的振幅和相位来构成不同的形式及不同的信道。实验运用了8个信道,能够一起传输8位数据。理论上,经过轨道角动量构成的信道数量能够更大。研讨人员还表明,尽管实验在空气中进行,可是在这个频率规模内,声波在水中和空气中的物理学特征是十分类似的。

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研讨人员称,拓宽水下通讯才能敞开了新的探究之旅。这种才能终究或许带来水下传输才能从纯文本信息到高清视频信息的巨大跃升,有力推进对海洋的探究与研讨。

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