宽带发射机设计与实现

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声纳发射机是声纳系统中的一个重要组成部分,它决定着声纳的作用距离、分辨力等重要参数。声纳发射机能否发射宽带信号对于声纳系统来说非常重要,宽带意味着携带着更多的信息,是声纳发射机的发展趋势之一。本文根据项目的需要设计出两款宽带发射机,分别是探鱼仪发射机与参量阵发射机。探鱼仪是基于水声技术的一种助渔设备,探鱼仪实现宽带与多波束发射非常重要,它利用声纳基阵发射出去的信号照射到鱼群目标上,从而接收到回波信号的原理,即可测量出渔船与目标鱼群的距离以及确定鱼群的位置;根据反射回来的信号的强弱,可以大致确定鱼群的规模,根据回波的时频等特性甚至可以判别鱼群的种类。探鱼仪发射机使用FPGA作为信号源的核心,产生不同形式的信号,通过驱动电路驱动D类功放将信号的功率放大,加载到换能器基阵上;通过改变信号的占空比控制输出功率;选取合适的功率器件、选择适当的走线方式、选择合适的过孔位置、合理割分地平面与电源平面,控制电路的噪声;基于收发合置基阵设计出收发转换电路。参量阵发射机作为参量发射阵的激励系统,它能够使参量阵在水中发射强功率声脉冲进而产生具有诸多优点的差频信号,而为了保证高的差频转换效率,参量信号的宽带发射是最为重要的先决条件之一。参量阵发射机的信号源共有32通道,基于FPGA平台产生不同包络形式的CW脉冲信号以及LFM信号并用来驱动B类功率放大电路。通过控制输出信号的幅度来控制输出功率。论证了 B类功放的原理并计算了功放电路的各种参数,选取合适的功放芯片及变压器,优化设计了配套的外围电路,使其能够进行线性放大与宽带发射。分别在信道水池和外场对探鱼仪发射机进行测试。在水池测试其输出功率、输出效率、以及不同发射频率下的声源级,并在松花湖进行外场测试,验证发射机的稳定性。在消声水池中对参量阵发射机进行测试,测试其发射不同频率下的声源级,验证发射机的散热性能与系统的稳定性。
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