水聲功放設(shè)計(jì)與換能器匹配技術(shù)研究.pdf

1、水聲功率放大器是聲吶發(fā)射機(jī)不可或缺的一部分,它的主要作用是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行電壓和電流放大,提高輸出功率。由波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生信號(hào)的功率很小,無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)換能器向水中輻射足夠能量的聲波,因此必須使用功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大。
　　水聲功放和換能器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)的主要作用是完成功率放大器和換能器之間的阻抗匹配,主要包括調(diào)諧匹配和變阻匹配兩部分,以便以足夠高的效率向水中輻射足夠能量的聲波信號(hào)。變阻匹配一般采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn),將換能器的阻值

2、通過(guò)變壓器變換為一個(gè)合適的值,使得功放輸出的電壓和電流利用系數(shù)最高。在寬帶系統(tǒng)中,常采用寬帶變壓器實(shí)現(xiàn)變阻匹配,但由于寬帶換能器的阻值在其帶內(nèi)不是一個(gè)恒定值,因此其輻射功率隨頻率變化而變化。調(diào)諧匹配最常用的是諧振法,分為單一頻率上的單調(diào)諧匹配和兩個(gè)諧振點(diǎn)上的雙調(diào)諧匹配。諧振法在窄帶系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛,它利用電感或電容元件去匹配容抗換能器和感抗換能器,當(dāng)在工作頻率點(diǎn)處達(dá)到諧振時(shí),虛功最小,功率因數(shù)最大,發(fā)射機(jī)和換能器處于最佳工作狀態(tài)。寬

3、帶系統(tǒng)中的調(diào)諧匹配技術(shù)比較復(fù)雜,由于電抗值不是線性,很難用解析式表示,無(wú)線通信中常用實(shí)頻數(shù)據(jù)法解決寬帶匹配問(wèn)題,此方法也可以為水聲領(lǐng)域所借鑒。
　　本論文首先論述了功率放大器的基本工作原理,研究了水聲功率放大器設(shè)計(jì)過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,然后論述了水聲換能器的阻抗匹配方法,包括單頻點(diǎn)的匹配和寬帶匹配。最后,為滿足實(shí)際需要,設(shè)計(jì)制作了一個(gè)AB類水聲功率放大器,完成了原理圖及PCB的設(shè)計(jì)及電路板的焊接,最后完成了功放與換能器的阻抗匹配。