水聲發(fā)射機(jī)是聲吶系統(tǒng)的不可或缺的一部分,發(fā)射機(jī)的性能對整個(gè)系統(tǒng)都有不可忽略的影響。本文以水聲通信為背景,以PWM技術(shù)調(diào)制信號,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求,設(shè)計(jì)了一款可以多頻段工作的水聲發(fā)射機(jī)。本文首先介紹了功率放大器的分類,對A、B、AB、D類放大器的特點(diǎn)進(jìn)行對比,并闡述選擇D類放大器作為本文功放的原因;詳細(xì)的介紹了D類功放的調(diào)制方式并選擇PWM作為信號的調(diào)制方式;介紹了PWM技術(shù)的基本原理、產(chǎn)生方式、具體分類,并對PWM進(jìn)行了仿真,通過仿真對PWM進(jìn)行更詳細(xì)的論述。本文設(shè)計(jì)了信號發(fā)射裝置的硬件部分;講述發(fā)射機(jī)的驅(qū)動電路、功率放大電路、匹配電路,同時(shí)根據(jù)硬性技術(shù)指標(biāo),完成了基于PWM的水聲通信發(fā)射機(jī)的模擬電路,并根據(jù)原理圖完成了發(fā)射機(jī)PCB的繪制。為了提高發(fā)射機(jī)的效率,可以使發(fā)射機(jī)系統(tǒng)更完善,采用了串聯(lián)匹配,通過測試驗(yàn)證了匹配效果。本文最后對發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了測試,并在水池進(jìn)行了多次通信系統(tǒng)聯(lián)調(diào),通過測試結(jié)果:發(fā)射機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求,符合設(shè)計(jì)指標(biāo),可以安全穩(wěn)定的工作。 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全橋輸出級

直接影響音響系統(tǒng)的指標(biāo)。制模塊模式有很多種：Bang-Bang 調(diào)制，PWM 調(diào)制，Sigma-Delta 調(diào)制，它主要頻信號轉(zhuǎn)變成脈沖信號，脈沖信號通過驅(qū)動電路，放大信號時(shí)，只需將脈把輸出信號進(jìn)行濾波就能得到放大以后的音頻信號，因?yàn)樵瓉淼哪M信號中，且在放大時(shí)幅度的失真，不會導(dǎo)致音頻信號導(dǎo)致失真。動電路管的寄生電容一般來說很大，這就需要驅(qū)動電路選擇的 IC 有很強(qiáng)驅(qū)動電則具有很大寄生電容的驅(qū)動管無法被驅(qū)動。這就會影響后級電路，輸出會率管的驅(qū)動能力得到加強(qiáng)，柵極驅(qū)動電路的改善必不可少。出級模塊功率放大器的輸出級為開關(guān)型電路，可以分為電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型；式可分為推挽型輸出級和橋式輸出級兩種；其中橋式輸出級可分為半橋輸。全橋半橋類功放示意圖如下所示：

圖 2.12 一階、二階、三階噪聲整形圖a 調(diào)制優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，其缺點(diǎn)是對時(shí)鐘頻率以及[12] 調(diào)制的原理及產(chǎn)生方式是控制電路開關(guān)組件的閉合與斷開，使幅值相等，寬度些脈沖替代正弦波是目前廣泛使用的方式[13]。，可以解釋為等面積原理，例如，將正弦波沿時(shí)間軸分等寬不等幅的矩形，根據(jù)原理，可以使用相同頻率，但沖來代換，得出正弦波的 PWM 信號[14]。產(chǎn)生原理圖如圖 2.13 所示。調(diào)制信號載波比較器

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水聲換能器功放與匹配電路的設(shè)計(jì)[J]. 王偉,李錦華.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(17)
[2]壓電水聲換能器寬帶匹配特性研究[J]. 周瑜,涂其捷,楊榮耀,唐建生.  聲學(xué)技術(shù). 2018(03)
[3]程控線性水聲功率放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黃威,李德識,王紫薇.  資源開發(fā)與市場. 2016(06)
[4]一種甲乙類水聲功率放大器設(shè)計(jì)[J]. 張洪欣,路曉磊,周彬,馬治忠,孟濤.  電聲技術(shù). 2016(05)
[5]水聲寬帶換能器阻抗匹配電路設(shè)計(jì)[J]. 李路路,王振宇,郭慶.  桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[6]D類音頻功放電路原理分析[J]. 金爽,王柏生.  電子世界. 2014(04)
[7]基于DSP的SPWM調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法[J]. 李璐.  硅谷. 2011(04)
[8]水聲發(fā)射換能器技術(shù)研究綜述[J]. 周利生,胡青.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(07)
[9]功放技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 李傳忠.  音響技術(shù). 2010(03)
[10]單極性SPWM波形調(diào)制開關(guān)點(diǎn)計(jì)算及其諧波分析[J]. 桂愛剛,萬火金,劉建國.  江西能源. 2008(02)

碩士論文
[1]小體積400W D類音頻功放的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李祥.華南理工大學(xué) 2018
[2]基于SoC FPGA的水聲通信發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 孫小可.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]D類功放中數(shù)字脈寬調(diào)制器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 馬睿.西南交通大學(xué) 2015
[4]水聲寬帶聲發(fā)射匹配技術(shù)研究[D]. 蔡鵬飛.中國艦船研究院 2014
[5]水聲功放設(shè)計(jì)及換能器匹配技術(shù)研究[D]. 張洪欣.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[6]低功耗水聲應(yīng)答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李小帥.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[7]數(shù)字功放與寬帶匹配技術(shù)研究[D]. 徐亞軍.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[8]水聲功率放大器與寬帶匹配技術(shù)研究[D]. 孫宗鑫.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[9]ΣΔ調(diào)制與D類放大器[D]. 熊劍.電子科技大學(xué) 2005



本文編號：2927870