水聲功率放大器與寬帶匹配技術研究

　　作為聲吶設備重要的一份子，水聲信號發射機承擔著非常重要的作用。水聲信號發射機其實是由水聲功率放大器、信號源、匹配網絡以及換能器四部分組成。然而隨著水聲浮標、水聲通信設備以及便攜式水下探測設備等的廣泛應用，對于發射機高頻帶和高效率的要求也越來越高。

　　想要拓展發射機帶寬、增大發射功率和提高效率的方法有這幾種，一、功率放大部分減少高頻反饋量，從而拓展功率放大器上限頻率，同時減少主回路放大倍數，防止電路自激；二、使用數字均衡器和D類功放結構，采用超低耗的DSP器件和工作在開關狀態的高速MOSFET；三、優化匹配網絡，減少負載電流和電壓的相角，從而減少負載的反射功率；四、制作變壓器和電感器的時候，采用低電阻率的銅線和高導磁率的鐵芯，提高轉換效率。

　　水聲功率放大器的設計步驟

　　1、明確功率放大器的技術指標，確定電路形式。

　　2、根據換能器轉換效率和變壓器功率轉換效率，確定功率放大器的輸出功率和變壓器之前功放管的輸出功率；

　　3、根據功率確定主回路的電壓、電流，選擇功放管；

　　4、設計變壓器；

　　5、根據功放管的要求設計推動級點路；

　　6、設計其他電路，包括電源、保護電路、信號調理電路等。

　　ATA-L系列水聲功率放大器型號參數指標：

　　水聲功率放大器的調試步驟

　　1、匹配電路的調試，根據所使用的換能器的特性調試匹配電路，可以使用現成的功放在小功率上做，或者使用阻抗分析儀；

　　2、制作保護電路和電源；

　　3、調試推動級和主回路，這時可以使用假負載；

　　4、接入變壓器，使用與換能器等效阻抗相同的大功率電阻作為假負載；

　　5、根據后端的頻率特性調試信號調理電路；

　　6、整機的聯調，測量功率放大器的實際參數，編寫使用手冊。

　　水聲功率放大器和換能器的阻抗匹配多數是在單一的頻率上進行的單調諧匹配和利用串聯諧振和并聯諧振兩個諧振點的雙調諧匹配，前一種匹配方法所得到的電路Q值比較大，帶寬比較窄，經常用于單頻信號的發射，后一種匹配方法雖然帶寬較單調諧有所加寬，但是調試起來比較復雜，對元件參數的敏感度也比較大。國內比較成功的實例其帶寬一般在0.8到1個倍頻程，用于寬帶通信領域已經力不從心。

　　現在比較常用的方法是增加功率放大器的功率余量，用預畸變或者負反饋的方法壓低傳輸極點，以獲得較寬的頻帶，或者使用兩個換能器，分別發射高頻和低頻的信號。

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