专利名称：一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型用于声纳发射机的驱动电路，涉及一种用于声纳宽带调频信号发射的
稳幅驱动电路。
背景技术：
目前，压电陶瓷换能器仍然在水声工程领域得到广泛地应用，尤其在某些类型的声纳设备上，在相当长的一段时间内其地位与作用仍将无法被取代。但是由于压电陶瓷换能器自身的结构特点与声学物理特性，对声纳发射机的设计也有相应要求压电陶瓷换能器与普通音频系统所用的动圈式扬声器不同，它属于电容性负载而不是纯阻性负载，通常等效为一个电阻与静态电容C。相并联。在线性功率放大电路的驱动下，若不采取其他的补偿措施，压电陶瓷换能器作为发射机的负载，其对不同频率激励信号的响应幅度是不同的，即频率一幅度响应曲线是不平坦的。对于某些采取调频工作方式的声纳系统而言，工作带宽与系统性能受到了严重限制。可见，上述采用压电陶瓷换能器发射宽带调频信号技术困难的问题实质是采用线性驱动电路来激励非线性负载，造成系统响应在频率_幅度上的非线性。因此，应当对驱动电路进行改进，采取补偿措施来稳定发射信号的幅度，因此长久以来，人们总是尝试采取各种措施来解决此类问题。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路，能够
克服使用线性功率放大器驱动压电陶瓷换能器发射宽带调频信号方面存在的不足。 该一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路，包括增益控制级电路、功率
放大级电路、变压器、换能器负载电路、采样电路；增益控制级电路的输出与功率放大级电
路的输入相连，功率放大级电路的输出与变压器的输入相连，变压器的输出与换能器负载
电路的输入相连，换能器负载电路的输出与采样电路的输入相连，采样电路的输出与增益
控制级电路的输入相连；调频发射信号经增益控制级电路初步放大后输出到功率放大级电
路，其中增益控制级的初始放大倍数根据分压电阻初步设定的；放大后的发射信号经过功
率放大级，信号的电功率进一步放大，成为大功率信号；大功率信号经过变压器驱动换能负
载电路，实现声信号的发射；采样电路通过取样电阻对换能负载电路中电流响应进行采样，
将采样信号反馈回增益控制级的控制端口 ，对放大倍数进行补偿，形成带反馈的环路控制，
对驱动信号进行稳幅；上述过程循环进行。 本实用新型的有益效果 1、通过采样网络与峰值检波电路构成有源反馈网络，将负载网络中发射信号的幅度信息反馈给前级电路； 2、通过负载网络中的采样信号控制前级放大电路的放大倍数，构成闭合环路控制系统，对负载网络在调频信号驱动下的非平坦响应进行补偿，从而使发射信号的幅度保持禾急^ ;

图1-本实用新型用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路组成结构图。 图2-采样电路原理图 图3-增益控制级原理图 图4-稳幅驱动电路连接关系原理图
具体实施方式本实用新型采用了一种带有源反馈网络的闭合环路控制系统，构成非线性工作的
稳幅驱动电路。当负载响应随驱动信号的频率发生变化时，对前级放大电路的增益放大倍
数进行自动调整，改变输入驱动信号的幅度，从而对整个发射系统的响应进行补偿。 本实用新型主要由取样电阻、仪表放大器、运算放大器、可控增益放大器、二极管、
电阻、电容、电感、电压基准、变压器、功率放大电路等构成。取样电阻与仪表放大器构成采
样电路；运算放大器、二极管、电阻、电容构成峰值检波电路，该电路与可控增益放大器、电
压基准以及阻容器件等构成了放大倍数可由外部信号调整的前级放大电路。 本实用新型工作时，采样网络电路对负载网络中的电信号进行取样，所取得的采
样信号对前级放大电路的放大倍数进行调节，从而形成环路控制。当负载网络因不同频率
的发射信号而发生变化时，该控制环路则对负载网络的变化进行自动补偿，驱动功率放大
电路与变压器来稳定输出响应的幅度。
以下结合附图及实施例对本实用新型工作作进一步描述。 图2中采样电阻R1串联在换能器负载网络中，R2、C2分别连接仪表放大器U1的 反相输入端，R3、C3连接U1的正相输入端，组成U1的外围匹配阻容器件；电阻Rg跨接在Ul 仪表放大器的1、8管脚，做为增益外部控制电阻。 图3中相位补偿运算放大器U2通过检波电路与电压控制增益放大器U3连接。 其中检波二极管D1、检波限流电阻R5、检波电容C4连接在一起构成检波电路；电阻R6、电 阻R7作为分压电阻构成初始电位控制电路，连接电压控制增益放大器U3的增益控制端Vc ; 电阻R4连接相位补偿运算放大器U2的反相输入端作为相位补偿电阻；电容Cc连接相位补 偿运算放大器U2的正相输入端作为相位补偿电容； 图4中表示各部分功能电路的具体电气连接关系，其中，Nl表示功率放大器网 络；采样电路构成负载网络与增益控制级之间的联系，并形成反馈环路。 压电陶瓷换能器Y1是一个容性负载，它等效为一个电阻R。与静态电容C。相并联。 为了消除这个静态电容的影响，在实际的电路中并联一个调谐电感线圈L1，构成并联谐振
1
回路，电感线圈Ll与静态电容C。谐振于某一工作频率f。，且 <formula>formula see original document page 4</formula> 本实用新型中的采样电路如附图2所示，主要由仪表放大器U1、采样电阻R1、差分 增益控制电阻Rg等组成。差分放大倍数 <formula>formula see original document page 4</formula> 本实用新型中的前级放大电路及有源反 网络部分如附图3所示，用运算放大器0PA820来反馈采样信号，二极管HP5082、电容C4及电阻R5构成峰值检波器，对输入的 采样信号的正峰值进行检波，在C4上产生反映输入电压峰值的控制电压送到增益控制端 Vc，当输入采样信号电压的正峰值高于参考电压Vref时，电压控制增益放大器U3的放大增 益下降，从而保证前级放大电路输出到功率放大器的电压在一定的线性范围内，即为常数 1000 : 1。分压电阻R6、R7的分压值影响二极管D1的导通，配合R5、C4的时间常数、决定 了正确的AGC起控点，前级放大电路本身的自动增益控制范围为60dB。相位补偿电阻R4、 相位补偿电容Cc用于对高速运算放大器U2反馈回路的相位补偿。 在应用时，将各部分按照附图4所示的电气联接关系连接组装，其中包括功率放 大器N1。工作时，采样电路对负载网络中的电信号进行取样，所取得的采样信号对前级放大 电路的放大倍数进行调节，从而形成环路控制。当负载网络因不同频率的发射信号而发生 变化时，该控制环路就对负载网络的变化进行自动补偿，驱动功率放大电路与变压器来稳 定输出响应的幅度，使调频信号激励下负载网络的频率——幅度响应曲线趋于平坦。
权利要求一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路，包括增益控制级电路、功率放大级电路、变压器、换能器负载电路、采样电路；其特征在于增益控制级电路的输出与功率放大级电路的输入相连，功率放大级电路的输出与变压器的输入相连，变压器的输出与换能器负载电路的输入相连，换能器负载电路的输出与采样电路的输入相连，采样电路的输出与增益控制级电路的输入相连；调频发射信号经增益控制级电路初步放大后输出到功率放大级电路，其中增益控制级的初始放大倍数根据分压电阻初步设定的；放大后的发射信号经过功率放大级，信号的电功率进一步放大，成为大功率信号；大功率信号经过变压器驱动换能负载电路，实现声信号的发射；采样电路通过取样电阻对换能负载电路中电流响应进行采样，将采样信号反馈回增益控制级的控制端口，对放大倍数进行补偿，形成带反馈的环路控制，对驱动信号进行稳幅；上述过程循环进行。
2. 根据权利要求1所述的一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路，其特征在 于取样电阻与仪表放大器构成采样电路；运算放大器、二极管、电阻、电容构成峰值检波 电路，并与可控增益放大器、电压基准以及阻容器件构成放大倍数可由外部信号调整的前 级放大电路。
专利摘要本实用新型公开了一种用于声纳宽带调频信号发射的稳幅驱动电路，主要由取样电阻、仪表放大器、运算放大器、可控增益放大器、二极管、电阻、电容、电感、电压基准、变压器、功率放大电路等构成。取样电阻与仪表放大器构成采样电路；运算放大器、二极管、电阻、电容构成峰值检波电路，该电路与可控增益放大器、电压基准以及阻容器件等构成放大倍数可由外部信号调整的前级放大电路；工作时，采样电路对负载网络中的电信号进行取样，所取得的采样信号对前级放大电路的放大倍数进行调节，从而形成环路控制。当负载网络因不同频率的发射信号而发生变化时，该控制环路就对负载网络的变化进行自动补偿，驱动功率放大电路与变压器来稳定输出响应的幅度。
文档编号G01S7/524GK201504224SQ20092017495
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者付继伟, 刘晓东, 吕维乐, 张志才, 朱旭, 熊志红, 聂晓敏, 陈雄洲, 陈霞 申请人:中国船舶重工集团公司第七一○研究所