一種適用于水聲通信的程控線性功率放大設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水下無線聲通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于水聲通信的程控線性功率放大設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]—般的音頻功率放大器適用于4-8歐姆的低阻抗負(fù)載設(shè)備，工作于人的聽覺頻帶20-20000HZ內(nèi)，通過手動旋鈕調(diào)節(jié)可變電阻來實(shí)現(xiàn)功率放大控制，此類功率放大器驅(qū)動高阻抗負(fù)載的水聲換能器時，一方面由于阻抗不匹配而出現(xiàn)功率傳輸效率下降，無法滿足輸出功率要求，甚至損壞功率放大設(shè)備；另一方面由于此類功率放大器的工作頻帶低于水聲換能器的工作頻帶，因而會對信號產(chǎn)生極大的衰減。另外，受到水聲通信設(shè)備的密閉性的限制，此類功率放大器在水下無法實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)調(diào)節(jié)功能。
[0003]因此，非常有必要針對水聲通信設(shè)備及環(huán)境的特殊要求，研制一種適用于水聲通信的功率放大設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與水聲換能器的阻抗匹配，工作頻帶匹配，以及功率放大的程序可控。
[0004]公告號為CN104734654A，名稱為《一種非線性功率放大器幅度數(shù)字控制設(shè)備及控制方法》的中國專利申請公開了一種非線性功率放大器幅度數(shù)字控制設(shè)備及方法，通過在非線性功率放大器中增加一條反饋鏈路，采用數(shù)字基準(zhǔn)信號與幅度檢測信號對比進(jìn)而控制功率放大管的漏極電壓。但該控制設(shè)備僅適用于非線性功率放大器，引入了隔離器，峰值檢波器，比較器，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及DC/DC電源模塊，其中峰值檢波器的輸出與比較器輸入之間的電壓不匹配，需要增加電壓轉(zhuǎn)換電路，不僅增加了電路成本，而且占用了水聲通信設(shè)備平臺本來就緊缺的空間資源。另外該控制設(shè)備工作頻率為1.2GHz，此頻段無法應(yīng)用于水聲換能器，也不適用于水聲信道信號傳輸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有功率放大器在水聲通信應(yīng)用中存在的阻抗匹配，工作頻帶匹配及功率調(diào)節(jié)方面的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種適用于400-600歐姆阻抗、工作頻帶16-30KHZ、程控輸出功率最大20W的小型水聲通信功率放大設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:一種適用于水聲通信的程控線性功率放大設(shè)備，包括微控處理器和依次連接的一級功率控制模塊、一級功率放大模塊、二級功率控制模塊、二級功率放大模塊、阻抗匹配模塊和水聲換能器;所述的微控處理器分別與一級功率控制模塊、二級功率控制模塊連接。
[0007]優(yōu)選的，所述的一級功率控制模塊包括第一數(shù)控開關(guān)和第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4;所述的第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4依次串聯(lián)，一端接信號輸入端，一端接地;所述的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4分別接第一數(shù)控開關(guān)的O、1、2、3通道。
[0008]優(yōu)選的，所述的第一數(shù)控開關(guān)采用⑶4051數(shù)控開關(guān)。
[0009]優(yōu)選的，所述的二級功率控制模塊包括第二數(shù)控開關(guān)和第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻Rll;所述的第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第^^一電阻Rll依次串聯(lián)，一端接一級功率放大模塊，一端接地;所述的第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第^^一電阻Rll分別接第二數(shù)控開關(guān)的1、2、3、4、5、6、7通道；
[0010]優(yōu)選的，所述的第二數(shù)控開關(guān)采用⑶4051數(shù)控開關(guān)。
[0011 ]優(yōu)選的，所述的二級功率放大模塊包括線性功放集成芯片LA4440 ；
[0012]優(yōu)選的，所述的一級功率放大模塊包括C1815三極管；
[0013]優(yōu)選的，所述的阻抗匹配模塊包括隔離升壓變壓器，所述的隔離升壓變壓器輸出端根據(jù)不同的負(fù)載要求設(shè)立了不同的負(fù)載匹配抽頭，分別匹配為4歐姆、6歐姆、8歐姆、16歐姆以及500歐姆。
[0014]優(yōu)選的，所述的水聲換能器輸入功率為16W。
[0015]優(yōu)選的，所述的功率放大設(shè)備的尺寸為140mmxl20mmx30mm，所述的微控處理器和依次連接的一級功率控制模塊、一級功率放大模塊、二級功率控制模塊、二級功率放大模塊、阻抗匹配模塊和水聲換能器設(shè)置在電路元件布局區(qū)中，所述的電路元件布局區(qū)的尺寸為120mmxl20mm，所述的電路元件布局區(qū)的兩端預(yù)留各1mm的嵌入插槽預(yù)留區(qū)用于嵌入模具插槽，所述的嵌入插槽預(yù)留區(qū)上共設(shè)4個用于固定螺釘穿過的直徑為5.5mm的固定螺釘通孔。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]1、適用于高阻抗、甚低頻的水聲換能器，應(yīng)用在工作頻帶16-30KHz、400-600歐姆阻抗的負(fù)載水聲換能器時，輸出功率可達(dá)16W;
[0018]2、功率放大可線性調(diào)節(jié)，適用于水下密閉不便于人工操作的環(huán)境；
[0019]3、尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，便于在空間受限的水聲通信系統(tǒng)裝置中安裝;本實(shí)用新型能根據(jù)通信距離區(qū)間的不同，程序控制選擇不同的功率放大倍數(shù)，在甚低頻頻段驅(qū)動高阻抗的水聲換能器，是一種適用于水聲環(huán)境下通信的程控線性功率放大設(shè)備。
【附圖說明】
[0020]圖1:為本實(shí)用新型的電路連接原理圖；
[0021]圖2:為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖中，101-—級功率控制模塊，102-—級功率放大模塊，103-二級功率控制模塊，104-二級功率放大模塊，105-阻抗匹配模塊，106-水聲換能器，107-微控處理器，201-電路元件布局區(qū)，202-嵌入插槽預(yù)留區(qū)，203-固定螺釘通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0024]如圖1，一種適用于水聲通信的程控線性功率放大設(shè)備，包括微控處理器107和依次連接的一級功率控制模塊101、一級功率放大模塊102、二級功率控制模塊103、二級功率放大模塊104、阻抗匹配模塊105和水聲換能器106;所述的微控處理器107分別與一級功率控制模塊101、二級功率控制模塊103連接。
[0025]所述的一級功率控制模塊101包括第一數(shù)控開關(guān)和第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4;所述的第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4依次串聯(lián)，一端接信號輸入端，一端接地;所述的第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4分別接第一數(shù)控開關(guān)的O、1、2、3通道。通過微控處理器107，根據(jù)距離-功率對應(yīng)關(guān)系為CD4051提供控制信號選擇通路，輸出結(jié)果為線性變化。
[0026]所述的第一數(shù)控開關(guān)采用⑶4051數(shù)控開關(guān)，所述⑶4051數(shù)控開關(guān)為8選I多路復(fù)用器，控制信號由CBA三路組成，一級放大使用前4路，因此C端默認(rèn)為0，4路信號選通由BA控制。
[0027]所述的一級功率放大模塊102包括C1815三極管；由C1815三極管及其周邊電路以共發(fā)射極方式組成，通過第一數(shù)控開關(guān)及前端串聯(lián)電阻組成的數(shù)控電路來控制C1815三極管的基級信號，從而實(shí)現(xiàn)一級放大的倍數(shù)控制。
[0028]所述的二級功率控制模塊103包括第二數(shù)控開關(guān)和第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻Rll;所述的第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第^^一電阻Rll依次串聯(lián)，一端接一級