基于PWM技术的声呐发射机的研究
发布时间：2020-12-20 12:31
水声发射机是声呐系统的不可或缺的一部分,发射机的性能对整个系统都有不可忽略的影响。本文以水声通信为背景,以PWM技术调制信号,根据技术指标的要求,设计了一款可以多频段工作的水声发射机。本文首先介绍了功率放大器的分类,对A、B、AB、D类放大器的特点进行对比,并阐述选择D类放大器作为本文功放的原因;详细的介绍了D类功放的调制方式并选择PWM作为信号的调制方式;介绍了PWM技术的基本原理、产生方式、具体分类,并对PWM进行了仿真,通过仿真对PWM进行更详细的论述。本文设计了信号发射装置的硬件部分;讲述发射机的驱动电路、功率放大电路、匹配电路,同时根据硬性技术指标,完成了基于PWM的水声通信发射机的模拟电路,并根据原理图完成了发射机PCB的绘制。为了提高发射机的效率,可以使发射机系统更完善,采用了串联匹配,通过测试验证了匹配效果。本文最后对发射机的各项参数进行了测试,并在水池进行了多次通信系统联调,通过测试结果:发射机满足设计要求,符合设计指标,可以安全稳定的工作。
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全桥输出级
直接影响音响系统的指标。制模块模式有很多种：Bang-Bang 调制，PWM 调制，Sigma-Delta 调制，它主要频信号转变成脉冲信号，脉冲信号通过驱动电路，放大信号时，只需将脉把输出信号进行滤波就能得到放大以后的音频信号，因为原来的模拟信号中，且在放大时幅度的失真，不会导致音频信号导致失真。动电路管的寄生电容一般来说很大，这就需要驱动电路选择的 IC 有很强驱动电则具有很大寄生电容的驱动管无法被驱动。这就会影响后级电路，输出会率管的驱动能力得到加强，栅极驱动电路的改善必不可少。出级模块功率放大器的输出级为开关型电路，可以分为电压开关型和电流开关型；式可分为推挽型输出级和桥式输出级两种；其中桥式输出级可分为半桥输。全桥半桥类功放示意图如下所示：
图 2.12 一阶、二阶、三阶噪声整形图a 调制优点是电路结构简单，其缺点是对时钟频率以及[12] 调制的原理及产生方式是控制电路开关组件的闭合与断开，使幅值相等，宽度些脉冲替代正弦波是目前广泛使用的方式[13]。，可以解释为等面积原理，例如，将正弦波沿时间轴分等宽不等幅的矩形，根据原理，可以使用相同频率，但冲来代换，得出正弦波的 PWM 信号[14]。产生原理图如图 2.13 所示。调制信号载波比较器
【参考文献】：
期刊论文
[1]水声换能器功放与匹配电路的设计[J]. 王伟,李锦华. 电子技术与软件工程. 2018(17)
[2]压电水声换能器宽带匹配特性研究[J]. 周瑜,涂其捷,杨荣耀,唐建生. 声学技术. 2018(03)
[3]程控线性水声功率放大器的设计与实现[J]. 黄威,李德识,王紫薇. 资源开发与市场. 2016(06)
[4]一种甲乙类水声功率放大器设计[J]. 张洪欣,路晓磊,周彬,马治忠,孟涛. 电声技术. 2016(05)
[5]水声宽带换能器阻抗匹配电路设计[J]. 李路路,王振宇,郭庆. 桂林电子科技大学学报. 2016(02)
[6]D类音频功放电路原理分析[J]. 金爽,王柏生. 电子世界. 2014(04)
[7]基于DSP的SPWM调制实现方法[J]. 李璐. 硅谷. 2011(04)
[8]水声发射换能器技术研究综述[J]. 周利生,胡青. 哈尔滨工程大学学报. 2010(07)
[9]功放技术及发展趋势[J]. 李传忠. 音响技术. 2010(03)
[10]单极性SPWM波形调制开关点计算及其谐波分析[J]. 桂爱刚,万火金,刘建国. 江西能源. 2008(02)
硕士论文
[1]小体积400W D类音频功放的设计与实现[D]. 李祥.华南理工大学 2018
[2]基于SoC FPGA的水声通信发射机的设计与实现[D]. 孙小可.哈尔滨工程大学 2018
[3]D类功放中数字脉宽调制器的研究与设计[D]. 马睿.西南交通大学 2015
[4]水声宽带声发射匹配技术研究[D]. 蔡鹏飞.中国舰船研究院 2014
[5]水声功放设计及换能器匹配技术研究[D]. 张洪欣.哈尔滨工程大学 2013
[6]低功耗水声应答器的设计与实现[D]. 李小帅.哈尔滨工程大学 2012
[7]数字功放与宽带匹配技术研究[D]. 徐亚军.哈尔滨工程大学 2006
[8]水声功率放大器与宽带匹配技术研究[D]. 孙宗鑫.哈尔滨工程大学 2006
[9]ΣΔ调制与D类放大器[D]. 熊剑.电子科技大学 2005
本文编号：2927870
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全桥输出级
直接影响音响系统的指标。制模块模式有很多种：Bang-Bang 调制，PWM 调制，Sigma-Delta 调制，它主要频信号转变成脉冲信号，脉冲信号通过驱动电路，放大信号时，只需将脉把输出信号进行滤波就能得到放大以后的音频信号，因为原来的模拟信号中，且在放大时幅度的失真，不会导致音频信号导致失真。动电路管的寄生电容一般来说很大，这就需要驱动电路选择的 IC 有很强驱动电则具有很大寄生电容的驱动管无法被驱动。这就会影响后级电路，输出会率管的驱动能力得到加强，栅极驱动电路的改善必不可少。出级模块功率放大器的输出级为开关型电路，可以分为电压开关型和电流开关型；式可分为推挽型输出级和桥式输出级两种；其中桥式输出级可分为半桥输。全桥半桥类功放示意图如下所示：
图 2.12 一阶、二阶、三阶噪声整形图a 调制优点是电路结构简单，其缺点是对时钟频率以及[12] 调制的原理及产生方式是控制电路开关组件的闭合与断开，使幅值相等，宽度些脉冲替代正弦波是目前广泛使用的方式[13]。，可以解释为等面积原理，例如，将正弦波沿时间轴分等宽不等幅的矩形，根据原理，可以使用相同频率，但冲来代换，得出正弦波的 PWM 信号[14]。产生原理图如图 2.13 所示。调制信号载波比较器
【参考文献】：
期刊论文
[1]水声换能器功放与匹配电路的设计[J]. 王伟,李锦华. 电子技术与软件工程. 2018(17)
[2]压电水声换能器宽带匹配特性研究[J]. 周瑜,涂其捷,杨荣耀,唐建生. 声学技术. 2018(03)
[3]程控线性水声功率放大器的设计与实现[J]. 黄威,李德识,王紫薇. 资源开发与市场. 2016(06)
[4]一种甲乙类水声功率放大器设计[J]. 张洪欣,路晓磊,周彬,马治忠,孟涛. 电声技术. 2016(05)
[5]水声宽带换能器阻抗匹配电路设计[J]. 李路路,王振宇,郭庆. 桂林电子科技大学学报. 2016(02)
[6]D类音频功放电路原理分析[J]. 金爽,王柏生. 电子世界. 2014(04)
[7]基于DSP的SPWM调制实现方法[J]. 李璐. 硅谷. 2011(04)
[8]水声发射换能器技术研究综述[J]. 周利生,胡青. 哈尔滨工程大学学报. 2010(07)
[9]功放技术及发展趋势[J]. 李传忠. 音响技术. 2010(03)
[10]单极性SPWM波形调制开关点计算及其谐波分析[J]. 桂爱刚,万火金,刘建国. 江西能源. 2008(02)
硕士论文
[1]小体积400W D类音频功放的设计与实现[D]. 李祥.华南理工大学 2018
[2]基于SoC FPGA的水声通信发射机的设计与实现[D]. 孙小可.哈尔滨工程大学 2018
[3]D类功放中数字脉宽调制器的研究与设计[D]. 马睿.西南交通大学 2015
[4]水声宽带声发射匹配技术研究[D]. 蔡鹏飞.中国舰船研究院 2014
[5]水声功放设计及换能器匹配技术研究[D]. 张洪欣.哈尔滨工程大学 2013
[6]低功耗水声应答器的设计与实现[D]. 李小帅.哈尔滨工程大学 2012
[7]数字功放与宽带匹配技术研究[D]. 徐亚军.哈尔滨工程大学 2006
[8]水声功率放大器与宽带匹配技术研究[D]. 孙宗鑫.哈尔滨工程大学 2006
[9]ΣΔ调制与D类放大器[D]. 熊剑.电子科技大学 2005
本文编号：2927870
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