由于人们长期对陆地能源进行开发利用,造成陆地能源枯竭。随着时间的推移,不仅海洋资源成为人们日益关注的焦点,而且对水环境的保护也越来越受到人们的重视。各种用于海洋资源开发、水环境检测的智能无人潜水器和载人潜水器相继出现。但是传统的无人潜水器大多为遥控型和自主型,这两种潜水器很难实现与水面控制节点进行实时双向的信息交换,并且通信距离很有限;目前载人潜水器大多采用通信电缆的方式与母船进行通信,这种通信方式在很大程度上限制了载人潜水器的灵活性和作业范围。通信中继浮标作为水面控制节点与水下信息节点的通信中继,主要完成两者之间的数据传输和指令中继,还能够拓展通信距离。其利用电磁波能够在空气介质中远距离稳定传播和超声波在水中衰减较小的特点,水上采用无线通信,水下采用水声通信的通信方式。主要采用的技术路线如下:(1)重点学习了无线通信原理,简要分析了其信道特点,并以理论原理为基础采用nRF24L01无线收发芯片设计出了无线通信电路,然后对焊接调试完成的实际电路进行数据收发实验,并分析了得到的数据。(2)分析了超声波换能器的工作原理和性能指标,由此获得超声换能器的等效电路和匹配阻抗。根据实际应用的要求,提出通信中继浮标的技术指标,并且换能器选用中心频率为50KHz的水平无方向性柱形超声波换能器。(3)以超声波换能器的中心频率为依据,设计了水声通信模块中的发送端和接收端电路。发送端主要由IR2117芯片和IRFP460功率场效应管组成的前端放大电路;接收端由带负载能力较强的NE5532芯片射极跟随器、AD620放大芯片组成的放大电路和四阶带通滤波器组成。(4)采用STM32F103作为主控制器,产生超声波驱动波形,50KHz的超声波其周期为20,控制器能够满足其频率。并且STM32F103控制器具有丰富的外设接口并且可进行大量的数据运算和处理,能够满足中继浮标作为多输入多输出系统的要求。