一种适用于水声通信的程控线性功率放大设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水下无线声通信技术领域，具体涉及一种适用于水声通信的程控线性功率放大设备。
【背景技术】
[0002]—般的音频功率放大器适用于4-8欧姆的低阻抗负载设备，工作于人的听觉频带20-20000HZ内，通过手动旋钮调节可变电阻来实现功率放大控制，此类功率放大器驱动高阻抗负载的水声换能器时，一方面由于阻抗不匹配而出现功率传输效率下降，无法满足输出功率要求，甚至损坏功率放大设备；另一方面由于此类功率放大器的工作频带低于水声换能器的工作频带，因而会对信号产生极大的衰减。另外，受到水声通信设备的密闭性的限制，此类功率放大器在水下无法实现放大倍数调节功能。
[0003]因此，非常有必要针对水声通信设备及环境的特殊要求，研制一种适用于水声通信的功率放大设备，实现与水声换能器的阻抗匹配，工作频带匹配，以及功率放大的程序可控。
[0004]公告号为CN104734654A，名称为《一种非线性功率放大器幅度数字控制设备及控制方法》的中国专利申请公开了一种非线性功率放大器幅度数字控制设备及方法，通过在非线性功率放大器中增加一条反馈链路，采用数字基准信号与幅度检测信号对比进而控制功率放大管的漏极电压。但该控制设备仅适用于非线性功率放大器，引入了隔离器，峰值检波器，比较器，数模转换模块以及DC/DC电源模块，其中峰值检波器的输出与比较器输入之间的电压不匹配，需要增加电压转换电路，不仅增加了电路成本，而且占用了水声通信设备平台本来就紧缺的空间资源。另外该控制设备工作频率为1.2GHz，此频段无法应用于水声换能器，也不适用于水声信道信号传输。
【实用新型内容】
[0005]针对现有功率放大器在水声通信应用中存在的阻抗匹配，工作频带匹配及功率调节方面的不足，本实用新型设计出一种适用于400-600欧姆阻抗、工作频带16-30KHZ、程控输出功率最大20W的小型水声通信功率放大设备，具有结构简单，操作方便，成本低的优点。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案:一种适用于水声通信的程控线性功率放大设备，包括微控处理器和依次连接的一级功率控制模块、一级功率放大模块、二级功率控制模块、二级功率放大模块、阻抗匹配模块和水声换能器;所述的微控处理器分别与一级功率控制模块、二级功率控制模块连接。
[0007]优选的，所述的一级功率控制模块包括第一数控开关和第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4;所述的第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4依次串联，一端接信号输入端，一端接地;所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4分别接第一数控开关的O、1、2、3通道。
[0008]优选的，所述的第一数控开关采用⑶4051数控开关。
[0009]优选的，所述的二级功率控制模块包括第二数控开关和第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻Rll;所述的第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻Rll依次串联，一端接一级功率放大模块，一端接地;所述的第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻Rll分别接第二数控开关的1、2、3、4、5、6、7通道；
[0010]优选的，所述的第二数控开关采用⑶4051数控开关。
[0011 ]优选的，所述的二级功率放大模块包括线性功放集成芯片LA4440 ；
[0012]优选的，所述的一级功率放大模块包括C1815三极管；
[0013]优选的，所述的阻抗匹配模块包括隔离升压变压器，所述的隔离升压变压器输出端根据不同的负载要求设立了不同的负载匹配抽头，分别匹配为4欧姆、6欧姆、8欧姆、16欧姆以及500欧姆。
[0014]优选的，所述的水声换能器输入功率为16W。
[0015]优选的，所述的功率放大设备的尺寸为140mmxl20mmx30mm，所述的微控处理器和依次连接的一级功率控制模块、一级功率放大模块、二级功率控制模块、二级功率放大模块、阻抗匹配模块和水声换能器设置在电路元件布局区中，所述的电路元件布局区的尺寸为120mmxl20mm，所述的电路元件布局区的两端预留各1mm的嵌入插槽预留区用于嵌入模具插槽，所述的嵌入插槽预留区上共设4个用于固定螺钉穿过的直径为5.5mm的固定螺钉通孔。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]1、适用于高阻抗、甚低频的水声换能器，应用在工作频带16-30KHz、400-600欧姆阻抗的负载水声换能器时，输出功率可达16W;
[0018]2、功率放大可线性调节，适用于水下密闭不便于人工操作的环境；
[0019]3、尺寸小，结构简单，便于在空间受限的水声通信系统装置中安装;本实用新型能根据通信距离区间的不同，程序控制选择不同的功率放大倍数，在甚低频频段驱动高阻抗的水声换能器，是一种适用于水声环境下通信的程控线性功率放大设备。
【附图说明】
[0020]图1:为本实用新型的电路连接原理图；
[0021]图2:为本实用新型的结构不意图；
[0022]图中，101-—级功率控制模块，102-—级功率放大模块，103-二级功率控制模块，104-二级功率放大模块，105-阻抗匹配模块，106-水声换能器，107-微控处理器，201-电路元件布局区，202-嵌入插槽预留区，203-固定螺钉通孔。
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0024]如图1，一种适用于水声通信的程控线性功率放大设备，包括微控处理器107和依次连接的一级功率控制模块101、一级功率放大模块102、二级功率控制模块103、二级功率放大模块104、阻抗匹配模块105和水声换能器106;所述的微控处理器107分别与一级功率控制模块101、二级功率控制模块103连接。
[0025]所述的一级功率控制模块101包括第一数控开关和第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4;所述的第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4依次串联，一端接信号输入端，一端接地;所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4分别接第一数控开关的O、1、2、3通道。通过微控处理器107，根据距离-功率对应关系为CD4051提供控制信号选择通路，输出结果为线性变化。
[0026]所述的第一数控开关采用⑶4051数控开关，所述⑶4051数控开关为8选I多路复用器，控制信号由CBA三路组成，一级放大使用前4路，因此C端默认为0，4路信号选通由BA控制。
[0027]所述的一级功率放大模块102包括C1815三极管；由C1815三极管及其周边电路以共发射极方式组成，通过第一数控开关及前端串联电阻组成的数控电路来控制C1815三极管的基级信号，从而实现一级放大的倍数控制。
[0028]所述的二级功率控制模块103包括第二数控开关和第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻Rll;所述的第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻Rll依次串联，一端接一级