高频宽带水声发射机的设计与实现

论文摘要

水声信号发射机是现代主动声纳系统中必不可少的重要组成部分,不同的系统对发射机的要求也不尽相同。在电子电路技术飞速发展的今天,设计一个宽带、大功率的水声信号发射机在实际工程应用中显得特别重要。本文主要设计并实现了高频宽带发射机以及其匹配电路。在研究发射机的理论部分之后,本文着重讨论了发射机的结构组成,包括逻辑保护电路、驱动电路、功率放大电路等具体的电路形式,并依据不同的电路形式讨论了器件的选取原则和功率器件的过载过热的保护问题等,最后通过详细的方案论证设计并实现了高频宽带水声信号发射机。由于水声换能器在发射机的工作频带上的阻抗变化引起换能器在工作带宽内的发射响应变化较大,影响声纳的工作性能,同时也会影响发射机的工作效率,严重时会引起发射机异常发热,使发射机不能正常工作。为了使发射机达到比较理想的工作状态,并考虑到水声换能器在宽带内阻抗的变化,所以,在发射机与换能器之间加入宽带匹配技术是十分必要的。本文对实频数据法和改进的实频数据法的理论进行研究,通过实频数据法实现了水声发射机的匹配电路,并给出了两种方法的基本原理。通过实验验证发射机与匹配电路正常工作,达到预期技术指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和声纳技术发展现状
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 水声信号发射机的特点
• 1.1.3 发射机的发展现状
• 1.2 宽带匹配技术的发展和现状
• 1.3 设计发射机需要注意的关键问题
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 宽带发射机的设计理论
• 2.1 前言
• 2.2 逻辑保护电路
• 2.3 功率MOS管的驱动电路研究
• 2.3.1 功率MOS管对驱动电路要求
• 2.3.2 驱动电路的栅极电荷计算
• 2.4 功率MOSFET
• 2.4.1 功率MOS管输出特性
• 2.4.2 MOS管的开关特性
• 2.4.3 功率MOS管的选取原则
• 2.5 功率放大电路
• 2.6 变压器
• 2.6.1 变压器在发射机中的作用
• 2.6.2 变压器的设计
• 2.6.3 变压器的选择
• 2.7 宽带匹配技术
• 2.7.1 求策动点函数的盖维茨法
• 2.7.2 策动点函数的逼近
• 2.7.3 实频数据法的基本原理
• 2.7.4 改进的实频数据法
• 2.8 网络综合
• 2.8.1 福斯特网络综合法
• 2.8.2 考尔网络综合法
• 2.9 本章小结
• 第3章 宽带声纳发射机的设计
• 3.1 发射机的技术指标
• 3.2 发射机原理框图
• 3.3 发射板的逻辑保护
• 3.4 功率MOS管的选择
• 3.5 驱动电路的实现
• 3.6 功率放大电路
• 3.6.1 功率MOS管的过热保护
• 3.7 变压器的参数
• 3.8 发射机测试结果
• 3.9 本章小结
• 第4章 宽带声纳发射机匹配电路的设计
• 4.1 匹配网络的设计
• 4.1.1 网络的设计步骤
• 4.1.2 实频数据法的设计步骤
• 4.1.3 实频数据法初始数据的获得
• 4.2 测试结果
• 4.2.1 实频数据法匹配网络的实现
• 4.2.2 实频数据法匹配网络的测试
• 4.2.3 实频数据法匹配网络的测试结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录