近年来,由于环境破坏日益严重及资源消耗过快等问题,人们逐渐将重心投向海洋。随着世界各国在海底进行各种活动,例如资源探测、军事活动及生物考察,这使水声通信技术得到进一步发展。然而,水声通信的带宽比较窄,这极大限制了信道容量和通信速率。且相比陆上的通信,水声通信环境也更为复杂恶劣,特别容易受到温度、潮汐及盐碱度等因素的影响。而多通道接收和发射技术可以在带宽不变的情况下,成倍提高信道容量和通信速率,并显著降低误码率。因此,基于多通道接收和发射的水声通信机成为了研究重点。同时由于通信机需要在水下长时间工作,这要求其待机功耗要尽可能低。针对这些情况,并参考相关理论与电路,本文设计了一个多通道收发且低功耗的水声通信机,同时满足小体积和远距离通信的要求。本文对数字处理电路、双通道发射机及八通道接收机进行了方案分析与电路设计,并通过相关实验验证了通信机硬件的可行性。本论文的主要工作概况如下:1、介绍水声通信机硬件的系统框架,并阐述水声通信机的基本原理。针对多通道数据处理能力的要求,设计了一款FPGA+ARM+DSP的数字处理电路。同时,针对低功耗的要求,提出了一种二级值班电路。该值班电路拥有两级检测电路,第二级检测电路对唤醒信号的幅度进行检测,当该信号大于接收阈值时,唤醒低功耗处理器MSP430。随后,该处理器启动第一级检测电路,对唤醒信号进行采集分析,进而唤醒通信机。在该电路方案下,水声通信机的待机功耗低至18m W,大幅度提高了通信机的待机时间。2、详细地介绍了发射电路的信号链和具体电路的实现方式,完成双通道发射机的设计。同时,将发射机电路与系统其它电路进行分离,把双通道发射机做成模块化电路,方便发射通道的拓展。此外,对传统型D类功率放大电路的效率进行提升,采用了一种新型的D类功率放大电路。其对信号进行功率放大,提高发射机的效率。同时,针对水声换能器进行阻抗匹配,进一步提高发射机的效率。3、对通信机的接收电路进行分析,详细地介绍接收电路的信号链,完成八通道接收机的设计。同时,将接收机电路与系统其它电路进行分离,把八通道接收机做成模块化电路,方便扩展接收机通道。除此之外,针对接收机通道之间增益不独立和不连续的问题,采用四枚AD605双通道模拟增益芯片,进行自动增益放大电路的设计。该方案使接收通道的增益独立且连续,并有着高达48d B的动态增益范围。4、实物制作与实验验证。根据电路图进行实物制作,然后完成水声通信机的整机调试。并对发射机和接收机的相关指标进行测试,以验证电路的性能。最后,对水声通信机进行了水池和万绿湖实验,进一步验证了通信机的可行性及长达8千米的通信距离。