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功率调制技术在水声发射机中的应用研究
作 者: 宋成君
导 师: 卢逢春
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 水声工程
关键词: PWM PSM 调制 失真度 解调
分类号: U666.73
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 14次
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内容摘要
基于海洋开发以及国防需求,声纳系统的重要性日益凸现,水声发射机作为声纳的重要组成部分,它的优劣直接影响到声纳的整体性能好坏,在追求更高的性能,对发射机进行结构改进的同时,人们将目光投向了水下通信系统的研制,将调制信号引入水声发射机。PWM技术,发展最早,目前也最为成熟,应用范围最广,具有抗干扰能力强,电路结构简单,整体效率较高等优点;PSM技术现阶段主要应用于大功率无线电发射机中,具有频带宽、效率高、输出功率大等优点,以上特性正是水声发射机需求的。因此,在水声发射机中非常值得研究PWM、PSM技术。本文介绍了PWM、PSM技术的基本原理,以PWM发射机为基础,进行采样率的理论计算、得出失真度与采样倍数之间的关系;对PSM技术的量化误差进行理论分析,使用小信号误差补偿方法,在不增加电路复杂程度的前提下,有效地降低了信号失真;在理论分析的基础上,对PWM、PSM分别进行频谱分析,为后期信号解调提供理论指导;本文讨论了基于PWM、PSM技术的水声发射机实现方案,设计实现了相应的水声发射机的各部分电路。通过实验数据以及设计调试过程中发现的问题,得出PWM、PSM技术在水声发射机中的适用性。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-9 第1章 绪论 9-13 1.1 课题研究背景和意义 9-10 1.2 功率放大器的发展现状和趋势 10-11 1.3 功率调制技术发展现状 11-12 1.4 论文的主要工作 12-13 第2章 PWM、PSM 技术 13-20 2.1 PWM 技术 13-15 2.2 PSM 技术 15-18 2.2.1 量化失真 16-18 2.2.2 小信号补偿法 18 2.3 本章小结 18-20 第3章 PWM、PSM 信号产生电路设计 20-34 3.1 调制系统设计方案 20 3.2 AD 采样电路设计 20-23 3.2.1 AD 芯片简介 20-21 3.2.2 AD 采样电路设计 21-23 3.3 FPGA 设计基础 23-26 3.3.1 FPGA 芯片选取 23-25 3.3.2 FPGA 设计流程 25-26 3.4 FPGA 辅助电路设计 26-28 3.4.1 电源设计 26-27 3.4.2 配置电路设计 27-28 3.5 信号调制程序设计 28-33 3.5.1 AD 控制模块 29 3.5.2 数据读取运算模块 29-31 3.5.3 PWM 信号产生模块 31-32 3.5.4 PSM 信号产生模块 32-33 3.6 本章小结 33-34 第4章 水声发射机设计 34-50 4.1 PWM 发射机设计 34-42 4.1.1 保护电路设计 35-37 4.1.2 功放电路设计 37-40 4.1.3 驱动电路设计 40-41 4.1.4 储能电路设计 41-42 4.2 PSM 发射机设计 42-47 4.2.1 独立电源模块 43-44 4.2.2 可控电子开关 44-47 4.3 解调电路 47-49 4.4 本章小结 49-50 第5章 系统测试与分析 50-55 5.1 系统测试 50-53 5.1.1 数字电路信号测试 50 5.1.2 PWM 发射机测试 50-52 5.1.3 PSM 发射机测试 52-53 5.2 PWM、PSM 发射机对比分析 53-54 5.2.1 电路结构对比 53 5.2.2 系统稳定性对比 53-54 5.2.3 系统功率对比 54 5.3 本章小结 54-55 结论 55-57 参考文献 57-59 致谢 59-60 附录 60
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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 导航设备、水声设备 > 水声设备 > 声纳分机
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