大动态范围接收系统和小型化发射系统的研制

论文摘要

一直以来接收机和发射机是声纳系统的重要组成部分,随着微电子芯片的发展,接收和发射系统的硬件实现方式越来越灵活。本论文就是围绕接收机和发射机的设计展开的。论文中设计的接收机主要由前置放大、信号调理以及模数转换部分组成,其中信号调理电路完成对接收换能器输出信号的放大、滤波、隔离等调理工作,是接收机系统信号预处理的主体部分。设计中所有器件都是按照噪声小、功耗低的特点选型,设计中采用DSP自动增益算法实时改变接收机放大倍数,避免了大信号阻塞、失真和小信号的漏检。论文中设计的发射机主要由信号发生、功率放大以及匹配网络组成。本文将集成化的数字音频功率放大技术应用到水声发射机中。在设计过程中从基本理论出发,结合现代音响功放的经验和设计方法,应用TI公司集成芯片提出了一种全新的小型水声信号发射机设计方案。信号源和控制部分以数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑器件(CPLD)为核心,使系统稳定可靠并为今后的功能扩展提供了方便。由于负载阻抗随频率是起伏的,因此匹配技术的难点在于宽带匹配,这里仅仅是做了一些尝试。经过湖试和海试的验证,所设计的小型化发射机达到预期的效果,并且接收机也实现了低噪声、低功耗、大动态范围的特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发展现状和论文背景
• 1.3 系统总体框图与主要指标
• 1.4 接收机系统
• 1.4.1 接收机系统的构成
• 1.4.2 接收机系统的主要指标
• 1.5 发射机系统
• 1.5.1 发射机系统的构成
• 1.5.2 发射机系统的主要指标
• 1.6 论文主要研究内容
• 第2章 大动态范围接收机
• 2.1 接收机系统简述
• 2.2 前置放大模块
• 2.2.1 前置放大模块框图
• 2.2.2 前置放大电路
• 2.2.3 线驱动电路
• 2.3 信号调理模块
• 2.3.1 信号调理模块框图
• 2.3.2 射随电路
• 2.3.3 一级和二级放大电路
• 2.3.4 增益调节电路
• 2.3.5 滤波电路
• 2.3.6 光耦隔离电路
• 2.4 模数转换模块
• 2.5 数字处理模块
• 2.5.1 DSP器件
• 2.5.2 自动增益控制（AGC）算法
• 2.6 本章小结
• 第3章 功率发射机设计
• 3.1 数字功率放大器电路
• 3.1.1 PWM型的基本原理
• 3.1.2 PWM信号的调制和谱分析
• 3.1.3 功率输出级电路
• 3.1.4 驱动控制级电路
• 3.2 半数字式功率发射机的设计
• 3.2.1 模拟信号发生设计
• 3.2.2 CPLD电路
• 3.2.3 集成数字功放电路设计
• 3.2.4 匹配网络设计
• 3.3 全数字式功率发射机的设计
• 3.3.1 数字信号发生设计
• 3.3.2 CPLD电路
• 3.3.3 数字功放PWM处理级设计
• 3.3.4 数字功放PWM功率级设计
• 3.3.5 匹配网络设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验测试与结果
• 4.1 接收机测试与结果
• 4.2 发射机测试与结果
• 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