基于pwm和数字功放的水声发射机设计与实现

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1、〇)^ill^^UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目基于PWM和数字功放的水声发射机设计与实现专业学位类别工程硕士______________学号201050202005作者姓名_____________桑国峰_________________指导教师李恩教授分类号__________________________________密级UDCal

2、学位论文基于PWM和数字功放的水声发射机设计与实现(题名和副题名）桑国峰(作者姓名）指导教师李恩教授电子科技大学成都周海滨高工七五〇试验场昆明(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称_____电子与通信工程_________提交论文日期2015年3月论文答辩日期2015年5月学位授予单位和曰期电子科技大学>吣年月日答辩委员会主席______________________________评阅人______________________________________

3、______________________注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：月（s日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规

4、定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：曰期:；〇

5、文年《月丨y曰DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFUNDERWATERACOUSTICTRANSMITTERBASEDONPWMANDDIGITALPOWERAMasterThesisSubmittedtoUni

6、versityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:SangGuofengAdvisor:Pro.LiEnSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要摘要水声发射机在海洋资源开发和海洋工程装备中有着广泛的应用。其信号调制方式和功率放大器的选择对水声发射机的效率、体积和重量有很大影响，进而影响到水下定位、导航和探测等系统的定位精度以及作用距离等指标。因此，国内外近年来

7、一直都在争相研制性能优越的数字功放式水声发射机。PWM技术是一种脉冲调制方式，能够利用数字信号控制模拟电路，在测量和通信等许多领域中广泛应用。目前水声发射机的功放类型具有从AB类功放向数字功放转变的趋势，因此本论文设计了一种基于PWM技术和数字功放的水声发射机。本文描述了论文背景和应用价值；阐述了水声发射机的特点、组成和主要技术指标；简介了数字功率放大器的结构原理及其主要运用；主要论述了PWM的基本原理和实用有效的信号产生方法，以及基于PWM技术和数字功放的水声发射机的系统原理和硬件电路设计；本文也

8、对该水声发射机的单片机软件设计和可编程逻辑器件软件设计作了简要介绍，以便构成完整的水声发射机设备。数字功率放大器是水声发射机的核心技术，也是研究的难点，按拓扑结构分为半桥和全桥两种。目前大多数数字功率放大器都用在中小功率的数码产品中，真正能直接应用于水声中大功率发射的很少。要选择体积小、效率高和总谐波失真低的数字功率放大器。因此，在本论文中，数字功率放大器电路设计采用了先进的TI公司集成数字功率放大器芯片进行设计，具有灵活性好、适应性强、集成度高、可靠性高和扩展性强等优点；采用单片机和CPLD联合电

9、路作为信号调制处理平台具有处理能力强、实时性高、通用性好等特点，使系统处理性能大大提高。一般情况下，水声工程中常用的发射换能器其阻抗呈阻容性，根据换能器匹配设计原理，要用变压器实现阻抗匹配，用电感匹配容抗换能器实现调谐匹配。在输出功率一定的情况下，使用串联匹配形式有助于减小变压器的体积和重量。因此在论文中对设计的水声发射机实验室调试过程作了介绍，最后在实验室的消声水池中测试了发射机的声源级，可达到187.99dB，满足技术指标要求。通过测试验证了设计的正确性，实现了预