CN209624774U - 一种水下声呐成像前端装置收发通道*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水下声呐成像前端装置收发通道***，该***包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路。所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器。所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路。本实用新型基于单片机的接口信号类型与超声换能器的接口信号类型的差异，处理单片机的数字输出信号与超声换能器的模拟信号的变换，利用H桥功率放大电路与无源低通滤波电路实现了脉冲宽度调制信号到正弦脉冲信号的变换。同时，接收电路实现了信号的去噪、滤波与放大。本***电路结构简单，工作稳定，可靠性高，满足了水下声呐成像***对于超声收发单通道装置的设计需求。
Description
技术领域
本实用新型属于水下探测领域，尤其涉及一种水下声呐成像前端装置收发通道***。
背景技术
随着我国综合国力的不断提升，国家愈加重视海洋主权维护、海洋资源的利用以及海洋环境的保护。十八大以来，更是明确提出了建设海洋强国的重大战略，同时，我国是富有诸多江、河、内湖的国家，对于江河湖海的治理、开发也举足轻重，而这一切都离不开对水下成像技术的研究。
水下成像目前主要有光学成像和超声成像两种。水下光学成像的优点是成像速度快、分辨能力高，但是，光在水中传播时衰减远远大于声波，加之水质、散射、吸收等复杂因素的影响极大地限制了光学成像在水下探测领域的应用。相应地，由于声波在传播过程中衰减小、不易受水质等因素的影响并且随着大阵列、多波束等相关技术研究和装备研发的巨大进步，因此，水下超声成像成为了探测海洋的重要手段。水下声呐装备作为水下探测的实现环节，对其进行设计与研制十分必要与关键，其中，水下超声的发送与接收电路设计极大地影响了成像算法的选择和最终的成像所能达到的效果。因此，设计合理的发射与接收电路就显得尤为重要。
目前，水下声呐成像***的前端装置包含中央控制***、通信***、数据存储***和收发***等，而成像所用的收发***往往是由许多超声换能器组成的阵列，每一个超声换能器的超声发射与接收称为一个通道，水下超声发射与接收通道的设计大多采用晶振电路去产生本地震荡信号，再经过分频，功率放大等一系列的电路来实现达到超声换能器所需要的幅度与功率的电信号。这样的电路存在着结构复杂，修改载波频率困难和***响应时间长等不足。
实用新型内容
实用新型目的：针对以上问题，本实用新型提出一种水下声呐成像前端装置收发通道***。基于前端装置的单片机输入与输出的信号类型与超声换能器信号类型的差异，处理单片机的数字输出信号与超声换能器的模拟信号的变换，设计了将单片机输出的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号变换到正弦脉冲信号的变换电路，提供了功率和电压输出，满足了超声换能器对于电压和频率的要求。同时，设计了超声接收电路，实现了接收信号预处理，滤波、放大和抬高电压偏置的功能，满足了单片机模数转换ADC接口的电压输入。
技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种水下声呐成像前端装置收发通道***，包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路。所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器。所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路。所述低通滤波电路是无源低通滤波电路，所述接收预处理电路是前置预放大电路。
本实用新型的功能结构如图1所示，单片机的两路PWM信号输入到H桥功率放大电路的输入端，H桥功率放大电路的输出端接无源低通滤波电路的输入端，无源低通滤波电路的输出端接升压变压器的一次侧，在升压变压器的二次侧获得变压后的正弦脉冲信号，实现了正弦脉冲信号输出到超声换能器。超声换能器依据该正弦脉冲信号发送超声波脉冲。发射的超声脉冲经空间反射后产生超声回波信号，该超声回波信号由超声换能器接收并转化为电信号，该电信号通过接收预处理电路以提高信噪比，然后接收预处理电路的输出信号接入到带通滤波电路的输入端，经带通滤波电路去除噪声，保留所需要的频谱分量，带通滤波电路的输出信号接入到放大电路的输入端，信号经两级放大，最后通过电压偏置电路产生电压在0V～3.3V变化的模拟信号。
所述发射电路包括H桥功率放大电路、无源低通滤波电路和升压变压器，如图2所示。从单片机输出的PWM信号经H桥功率放大电路产生交流方波脉冲信号，该交流信号经无源低通滤波电路将高频信号滤除，输出正弦脉冲信号，该正弦脉冲信号再经升压变压器进行升压，输出到超声换能器进行超声的发射。
所述H桥功率放大电路包含两个PMOS管Q1、Q3和两个NMOS管Q2和Q4。无源低通滤波电路由电感L1、L2、L3、L4和电容C5、C6组成。Q1的源极和Q3的源极接电源VCC，Q1的漏极接Q4的漏极，Q3的漏极接Q2的漏极，Q4的源极和Q2的源极接地，Q1的栅极和Q2的栅极接PWM1信号，Q3的栅极和Q4的栅极接PWM2信号，在Q1的漏极和Q3的漏极之间接入无源低通滤波电路。在无源低通滤波电路中，电感L1的一端接Q1的漏极，另一端接电感L2，L1与L2相连部分通过电容C5接地，电感L2的另一端接变压器T1的一次侧的一个端子，电感L4的一端接Q3的漏极，另一端接电感L3，L3和L4相连部分通过电容C6接地，电感L3的另一端接入到变压器T1的一次侧的另一个端子。
由单片机输出的两路PWM信号分别输入到H桥功率放大电路的两个输入端PWM1和PWM2。当PWM1为高电平，PWM2为低电平时，Q1、Q2处于导通状态，Q3、Q4处于截止状态，电路中产生从Q1经过电感L1、L2到升压变压器T1再到电感L3、L4最后经Q2流到地的从左向右的电流，即T1一次侧的电流是从L2流向L3，而Q3和Q4因为处于截止状态，所以没有电流流经；当PWM1为低电平，PWM2为高电平时，Q1、Q2处于截止状态，Q3、Q4处于导通状态，电路中产生从Q3经过电感L4、L3到升压变压器T1再到电感L2、L1最后经Q4流到地的从右向左的电流，即T1一次侧的电流是从L3流向L2，而Q1和Q2因为处于截止状态，所以没有电流流经，综上所述，流经变压器T1的电流是从左到右和从右到左交替变化的，如此产生交流信号输出，如图2所示。利用这一原理，并结合脉冲宽度调制信号可以控制升压变压器T1的一次侧输入的信号为正弦脉冲信号。
当采用48V的电源给H桥功率放大电路供电时，变压器的一次侧峰峰值可达到90V。据此可以采用变压比为1:10的变压器实现变压器的二次侧900Vpp的正弦超声脉冲的输出。在实际应用中，可以根据需要的电压幅度自行调节变压器的变压比。变压器的二次侧与超声换能器连接。
所述接收预处理电路包括NMOS管D1和PMOS管D2，如图3所示。NMOS管D1选用2N6659，PMOS管D2选用2N6804。D1的源极接电源VCC，D1的漏极接D2的漏极，D2的源极接地，同时D1和D2的栅极相连作为信号的输入端Vin1，D1的漏极和D2的漏极相连作为信号的输出端Vout1。接收预处理电路的输入信号Vin1为超声换能器接收超声信号后输出的电信号，输出信号Vout1作为带通滤波电路的输入信号Vin2。当超声换能器接收到超声信号并输出相应的电信号时，该电信号通过NMOS管D1和PMOS管D2的导通作用，能够实现信号的放大输出，并提供一定的带负载能力。
所述带通滤波电路为二阶有源负反馈电路，如图4所示，包括电阻R1、R2、R3，电容C1、C2，运算放大器U1，两个10KΩ电阻R12、R13和一个1uF电容C7；输入信号Vin2通过电阻R1和电容C2接入到运算放大器U1的反相输入端；电容C1一端接到R1和C2之间，另一端通过电阻R3接入到运算放大器U1的反相输入端；运算放大器U1的输出端接入C1和R3之间，运算放大器U1的输出端作为信号的输出端Vout2；R2的一端接入到R1和C2之间，另一端接地；运算放大器U1的同相输入端通过电容C7接地；R12一端接电源V+，另一端接R13；R13的另一端接地；运算放大器U1的同相输入端接入到R12和R13之间。由于发射电路的升压变压器T1的二次侧输出信号为正弦超声脉冲，其中正弦信号的频率为f，因此，设计带通滤波电路的中心频率fc与正弦信号的频率f相同，用来滤除杂波信号。该带通滤波电路的输入信号Vin2为接收预处理电路的输出信号Vout1，经带通滤波后的输出信号Vout2接入到放大电路中作为输入信号Vin3。在设计带通滤波电路时，令R1＝R2，C1＝C2＝C，设R1和R2的并联值为Req，带通滤波电路的中心频率fc的计算公式如下所示：
所述放大电路如图5所示，包括电阻R4、R5、R6、R7，电容C3、C4和运算放大器U2、U3；输入信号Vin3通过R4接入到运算放大器U2的反相输入端；U2的同相输入端接地；在U2的反相输入端和输出端之间并联电阻R5和电容C3；U2的输出端通过R6接入到U3的反相输入端；U3的同相输入端接地；U3的反相输入端和输出端之间并联电阻R7和电容C4；U3的输出端作为信号的输出端Vout3。通过带通滤波后，即可进行信号的放大处理。因为实际接收到的信号变化幅度较小，在十几毫伏的范围内波动，所以采用OPA1612音频运算放大器U2和U3来进行电压的放大操作。放大电路的输入信号Vin3接带通滤波电路的输出信号Vout2，放大电路的输出信号Vout3作为电压偏置电路的输入信号Vin4。两级反相放大器级联后形成更高增益的同相放大器。通过调整电阻R4、R5、R6、R7值来实现所需的输出电压波动范围。其中，放大器U2和U3的增益A2和A3可由下式计算得到：
所述电压偏置电路如图6所示，包括电阻R8、R9、R10、R11和运算放大器U4，输入信号Vin4通过R9接入到运算放大器U4的同相输入端；R8的一端接入到U4的同相输入端，另一端接入到1.5V电压上；1.5V电压的另一端接地；U4的反相输入端和输出端之间并联电阻R11；U4的反相输入端通过电阻R10接地，同时U4的输出端作为信号的输出端Vout4。由于单片机的模数转换ADC接口要求模拟量的电压在0-3.3V之间，而放大电路的输出电压Vout3在±1.5V之间，因此设计了电压偏置电路。该电压偏置电路可以将输入信号的电压整体抬高1.5V，实现0-3V的动态电压输出，满足了单片机ADC接口的电压输入范围。放大电路的输出信号Vout3作为电压偏置电路的输入信号Vin4，在输出端Vout4即可实现0-3V的动态电压输出。
经仿真实验验证，本实用新型的发射电路能够实现两路PWM信号到正弦超声脉冲的变换，满足了超声换能器对于输入电压的要求。同时，接收电路能够将信号放大到ADC模块的输入范围内，满足了单片机的模拟量输入范围。本实用新型完成了超声换能器与单片机的接口对接，切实完成了预期目标。本实用新型的超声正弦脉冲的产生方式，不需要本地的震荡源，提高了电路的实时性。
本实用新型中，如图2所示的PWM1和PWM2的四个端子所输入的PWM脉冲根据正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)方法产生，不同的PWM脉冲对应不同的载频信号。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益的技术效果：
(1)本实用新型实现了水下声呐成像***中单通道超声的发送与接收模块化，方便了应用超声的电子***的研发，可以应用于水下成像以及测距等用途，具有一定的军事及民用价值。
(2)因为不存在本地震荡源起振延时的问题，所以本***大大提高了运行速度。同时，本***电路结构简单，工作稳定，可靠性高，满足了水下声呐成像***对于超声收发单通道装置的设计需求。
(3)水下声呐成像通过超声波的发送与接收来实现，该项技术实现了不受限于水质产生的影响，并且成像分辨率高，图像质量好。
附图说明
图1是电路组成结构框图；
图2是发射电路示意图；
图3是接收预处理电路示意图；
图4是二阶有源带通滤波电路示意图；
图5是放大电路示意图；
图6是电压偏置电路示意图；
图7是仿真PWM脉冲示意图；
图8是输出脉冲仿真图；
图9是接收仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
本实用新型所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路。所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器。所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路。所述低通滤波电路是无源低通滤波电路，所述接收预处理电路是前置预放大电路。
本实用新型的功能结构如图1所示，单片机的两路PWM信号输入到H桥功率放大电路的输入端，H桥功率放大电路的输出端接无源低通滤波电路的输入端，无源低通滤波电路的输出端接升压变压器的一次侧，在升压变压器的二次侧获得变压后的正弦脉冲信号，实现了正弦脉冲信号输出到超声换能器。超声换能器依据该正弦脉冲信号发送超声波脉冲。发射的超声脉冲经空间反射后产生超声回波信号，该超声回波信号由超声换能器接收并转化为电信号，该电信号通过接收预处理电路以提高信噪比，然后接收预处理电路的输出信号接入到带通滤波电路的输入端，经带通滤波电路去除噪声，保留所需要的频谱分量，带通滤波电路的输出信号接入到放大电路的输入端，信号经两级放大，最后通过电压偏置电路产生电压在0V～3.3V变化的模拟信号。
所述发射电路包括H桥功率放大电路、无源低通滤波电路和升压变压器，如图2所示。从单片机输出的PWM信号经H桥功率放大电路产生交流方波脉冲信号，该交流信号经无源低通滤波电路将高频信号滤除，输出正弦脉冲信号，该正弦脉冲信号再经升压变压器进行升压，输出到超声换能器进行超声的发射。
所述H桥功率放大电路包含两个PMOS管Q1、Q3和两个NMOS管Q2和Q4。无源低通滤波电路由电感L1、L2、L3、L4和电容C5、C6组成。Q1的源极和Q3的源极接电源VCC，Q1的漏极接Q4的漏极，Q3的漏极接Q2的漏极，Q4的源极和Q2的源极接地，Q1的栅极和Q2的栅极接PWM1信号，Q3的栅极和Q4的栅极接PWM2信号，在Q1的漏极和Q3的漏极之间接入无源低通滤波电路。在无源低通滤波电路中，电感L1的一端接Q1的漏极，另一端接电感L2，L1与L2相连部分通过电容C5接地，电感L2的另一端接变压器T1的一次侧的一个端子，电感L4的一端接Q3的漏极，另一端接电感L3，L3和L4相连部分通过电容C6接地，电感L3的另一端接入到变压器T1的一次侧的另一个端子。
由单片机输出的两路PWM信号分别输入到H桥功率放大电路的两个输入端PWM1和PWM2。当PWM1为高电平，PWM2为低电平时，Q1、Q2处于导通状态，Q3、Q4处于截止状态，电路中产生从Q1经过电感L1、L2到升压变压器T1再到电感L3、L4最后经Q2流到地的从左向右的电流，即T1一次侧的电流是从L2流向L3，而Q3和Q4因为处于截止状态，所以没有电流流经；当PWM1为低电平，PWM2为高电平时，Q1、Q2处于截止状态，Q3、Q4处于导通状态，电路中产生从Q3经过电感L4、L3到升压变压器T1再到电感L2、L1最后经Q4流到地的从右向左的电流，即T1一次侧的电流是从L3流向L2，而Q1和Q2因为处于截止状态，所以没有电流流经，综上所述，流经变压器T1的电流是从左到右和从右到左交替变化的，如此产生交流信号输出，如图2所示。利用这一原理，并结合脉冲宽度调制信号可以控制升压变压器T1的一次侧输入的信号为正弦脉冲信号。
当采用48V的电源给H桥功率放大电路供电时，变压器的一次侧峰峰值可达到90V。据此可以采用变压比为1:10的变压器实现变压器的二次侧900Vpp的正弦超声脉冲的输出。在实际应用中，可以根据需要的电压幅度自行调节变压器的变压比。变压器的二次侧与超声换能器连接。
所述接收预处理电路包括NMOS管D1和PMOS管D2，如图3所示。NMOS管选用2N6659，PMOS管选用2N6804。D1的源极接电源VCC，D1的漏极接D2的漏极，D2的源极接地，同时D1和D2的栅极相连作为信号的输入端Vin1，D1的漏极和D2的漏极相连作为信号的输出端Vout1。接收预处理电路的输入信号Vin1为超声换能器接收超声信号后输出的电信号，输出信号Vout1作为带通滤波电路的输入信号Vin2。当超声换能器接收到超声信号并输出相应的电信号时，该电信号通过NMOS管D1和PMOS管D2的导通作用，能够实现信号的放大输出，并提供一定的带负载能力。
所述带通滤波电路为二阶有源负反馈电路，如图4所示，包括电阻R1、R2、R3，电容C1、C2，运算放大器U1，两个10KΩ电阻R12、R13和一个1uF电容C7；输入信号Vin2通过电阻R1和电容C2接入到运算放大器U1的反相输入端；电容C1一端接到R1和C2之间，另一端通过电阻R3接入到运算放大器U1的反相输入端；运算放大器U1的输出端接入C1和R3之间，运算放大器U1的输出端作为信号的输出端Vout2；R2的一端接入到R1和C2之间，另一端接地；运算放大器U1的同相输入端通过电容C7接地；R12一端接电源V+，另一端接R13；R13的另一端接地；运算放大器U1的同相输入端接入到R12和R13之间。由于发射电路的升压变压器T1的二次侧输出信号为正弦超声脉冲，其中正弦信号的频率为f，因此，设计带通滤波电路的中心频率fc与正弦信号的频率f相同，用来滤除杂波信号。该带通滤波电路的输入信号Vin2为接收预处理电路的输出信号Vout1，经带通滤波后的输出信号Vout2接入到放大电路中作为输入信号Vin3。在设计带通滤波电路时，令R1＝R2，C1＝C2＝C，设R1和R2的并联值为Req，带通滤波电路的中心频率fc的计算公式如下所示：
所述放大电路如图5所示，包括电阻R4、R5、R6、R7，电容C3、C4和运算放大器U2、U3；输入信号Vin3通过R4接入到运算放大器U2的反相输入端；U2的同相输入端接地；在U2的反相输入端和输出端之间并联电阻R5和电容C3；U2的输出端通过R6接入到U3的反相输入端；U3的同相输入端接地；U3的反相输入端和输出端之间并联电阻R7和电容C4；U3的输出端作为信号的输出端Vout3。通过带通滤波后，即可进行信号的放大处理。因为实际接收到的信号变化幅度较小，在十几毫伏的范围内波动，所以采用OPA1612音频运算放大器U2和U3来进行电压的放大操作。放大电路的输入信号Vin3接带通滤波电路的输出信号Vout2，放大电路的输出信号Vout3作为电压偏置电路的输入信号Vin4。两级反相放大器级联后形成更高增益的同相放大器。通过调整电阻R4、R5、R6、R7值来实现所需的输出电压波动范围。仿真中采用了R5＝R7＝1KΩ、R4＝R6＝20Ω的电阻和C3＝C4＝10pF的电容，能够将放大电路的输出信号Vout3控制在±1.5V的范围内。其中，放大器U2和U3的增益A2和A3可由下式计算得到：
所述电压偏置电路如图6所示，包括电阻R8、R9、R10、R11和运算放大器U4，输入信号Vin4通过R9接入到运算放大器U4的同相输入端；R8的一端接入到U4的同相输入端，另一端接入到1.5V电压上；1.5V电压的另一端接地；U4的反相输入端和输出端之间并联电阻R11；U4的反相输入端通过电阻R10接地，同时U4的输出端作为信号的输出端Vout4。由于单片机的模数转换ADC接口要求模拟量的电压在0-3.3V之间，而放大电路的输出电压Vout3在±1.5V之间，因此设计了电压偏置电路。该电压偏置电路可以将输入信号的电压整体抬高1.5V，实现0-3V的动态电压输出，满足了单片机ADC接口的电压输入范围。放大电路的输出信号Vout3作为电压偏置电路的输入信号Vin4，在输出端Vout4即可实现0-3V的动态电压输出。
经仿真实验验证，本实用新型的发射电路能够实现两路PWM信号到正弦超声脉冲的变换，满足了超声换能器对于输入电压的要求。同时，接收电路能够将信号放大到ADC模块的输入范围内，满足了单片机的模拟量输入范围。本实用新型完成了超声换能器与单片机的接口对接，切实完成了预期目标。本实用新型的超声正弦脉冲的产生方式，不需要本地的震荡源，提高了电路的实时性。
本实用新型中，如图2所示的PWM1和PWM2的四个端子所输入的PWM脉冲根据正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)方法产生，不同的PWM脉冲对应不同的载频信号。
本实用新型基于单片机的接口信号类型与超声换能器的接口信号类型的差异，处理单片机的数字输出信号与超声换能器的模拟信号的变换，利用H桥功率放大电路与无源低通滤波电路实现了脉冲宽度调制信号到正弦脉冲信号的变换。同时，接收电路实现了信号的去噪、滤波与放大。在Multisim 14中进行了仿真验证。通过输入如图7所示的双路PWM信号，经H桥功率放大、低通滤波和变压之后，输入到超声换能器的电信号如图8所示。同时，将输出信号经一定衰减之后回送到接收装置中，以模拟信号的接收过程。当输入信号在±20mV的范围内波动时，输出信号波形如图9所示。对比图8和图9的波形可以得出：信号在接收处理的过程中失真较小，满足了水下声呐成像***对于接收通道的严苛要求，有利于提高成像的精度。
Claims (6)
1.一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：该***包括单片机、超声换能器、发射电路和接收电路；所述发射电路包括H桥功率放大电路、低通滤波电路和升压变压器；所述接收电路包括接收预处理电路、带通滤波电路、放大电路和电压偏置电路；所述低通滤波电路是无源低通滤波电路；所述H桥功率放大电路与单片机相连接，单片机产生PWM信号输入到H桥功率放大电路的输入端PWM1和PWM2，H桥功率放大电路的输出端连接无源低通滤波电路的输入端，无源低通滤波电路的输出端连接升压变压器的一次侧，升压变压器的二次侧与超声换能器连接，超声换能器的输出端与接收预处理电路的输入端Vin1相连，接收预处理电路的输出端Vout1连接带通滤波电路的输入端Vin2，带通滤波电路的输出端Vout2连接放大电路的输入端Vin3，放大电路的输出端Vout3连接电压偏置电路的输入端Vin4，电压偏置电路的输出端Vout4连接单片机的ADC接口。
2.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：所述H桥功率放大电路包含两个PMOS管Q1、Q3和两个NMOS管Q2、Q4；Q1的源极和Q3的源极接电源VCC，Q1的漏极接Q4的漏极，Q3的漏极接Q2的漏极，Q4的源极和Q2的源极接地，Q1的栅极和Q2的栅极接PWM1信号，Q3的栅极和Q4的栅极接PWM2信号，在Q1的漏极和Q3的漏极之间接入无源低通滤波电路；所述无源低通滤波电路由电感L1、L2、L3、L4和电容C5、C6组成；电感L1的一端接Q1的漏极，另一端接电感L2，L1与L2相连部分通过电容C5接地，电感L2的另一端接升压变压器的一次侧的一个端子，电感L4的一端接Q3的漏极，另一端接电感L3，L3和L4相连部分通过电容C6接地，电感L3的另一端接入到升压变压器的一次侧的另一个端子。
3.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：所述接收预处理电路是前置预放大电路，包括NMOS管D1和PMOS管D2，NMOS管D1选用2N6659，PMOS管D2选用2N6804，D1的源极接电源VCC，D1的漏极接D2的漏极，D2的源极接地，同时D1和D2的栅极相连作为信号的输入端Vin1，D1的漏极和D2的漏极相连作为信号的输出端Vout1。
4.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：所述带通滤波电路为二阶有源负反馈电路，包括电阻R1、R2、R3，电容C1、C2，运算放大器U1，两个10KΩ电阻R12、R13和一个1uF电容C7；输入信号Vin2通过电阻R1和电容C2接入到运算放大器U1的反相输入端；电容C1一端接到R1和C2之间，另一端通过电阻R3接入到运算放大器U1的反相输入端；运算放大器U1的输出端接入C1和R3之间，运算放大器U1的输出端作为信号的输出端Vout2；R2的一端接入到R1和C2之间，另一端接地；运算放大器U1的同相输入端通过电容C7接地；R12一端接电源V+，另一端接R13；R13的另一端接地；运算放大器U1的同相输入端接入到R12和R13之间；带通滤波电路的中心频率与升压变压器的二次侧输出正弦信号的频率相同。
5.根据权利要求1所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：所述放大电路包括电阻R4、R5、R6、R7，电容C3、C4和运算放大器U2、U3；输入信号Vin3通过R4接入到运算放大器U2的反相输入端；U2的同相输入端接地；在U2的反相输入端和输出端之间并联电阻R5和电容C3；U2的输出端通过R6接入到U3的反相输入端；U3的同相输入端接地；U3的反相输入端和输出端之间并联电阻R7和电容C4；U3的输出端作为信号的输出端Vout3；运算放大器U2和U3采用OPA1612音频运算放大器；通过调整电阻R4、R5、R6、R7值实现输出电压波动范围。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种水下声呐成像前端装置收发通道***，其特征在于：所述电压偏置电路包括电阻R8、R9、R10、R11和运算放大器U4；输入信号Vin4通过R9接入到运算放大器U4的同相输入端；R8的一端接入到U4的同相输入端，另一端接入到1.5V电压上；1.5V电压的另一端接地；U4的反相输入端和输出端之间并联电阻R11；U4的反相输入端通过电阻R10接地，同时U4的输出端作为信号的输出端Vout4。
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