【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率放大器，具体涉及一种含匹配网络的功率放大器及其匹配网络参数设计方法。
技术介绍
1、压电换能器是一种通过高电压引起陶瓷片振动从而发声的水声负载，在探测等方面有着广泛应用。由于换能器对于功率放大器而言是一个阻容性负载，且其电压发射响应及阻抗特性随频率变化，因此在大功率声辐射系统中，通常存在负载阻抗特性导致功率放大器输出电压不足的问题，从而导致整体声辐射系统声源级不足或输出谱型难以控制。针对该问题，通常采用在功率放大器与负载之间串联或并联一个电感对负载进行阻抗匹配的方法。通过引入匹配电感，能使负载在与该电感的谐振频率点对功率放大器呈纯阻性，从而提高功率放大器在谐振频率点处的电压。然而，该方法仅在谐振频率点及其附近较窄带宽内有效，在工作频带较宽的应用场景中，负载的阻抗特性变化范围更大，该方法很难在整个宽带内有保证较好的匹配效果。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种含匹配网络的功率放大器及其匹配网络参数设计方法，能够解决大功率声辐射系统中阻容性负载的匹配的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
3、一种含匹配网络的功率放大器，所述功率放大器包括：
4、直流母线电源，用于将交流市电进行整流变换，输出直流母线电压，为功放主电路供电；
5、辅助电源，用于将交流市电转换为多种电压，为控制电路、驱动电路中的芯片供电；
6、控制电路，对从外部输入的控制信号进行滤波处理后，将与所述控制信号
7、驱动电路，用于根据所述脉宽调制信号输出相应的驱动信号，驱动功放主电路中的开关管；
8、功放主电路，基于驱动信号驱动开关管的开通及关断，输出幅值为直流母线电压、频率为开关频率、占空比变化的方波电压波形；
9、滤波电路，基于lc低通滤波对开关频率的谐波进行滤波，输出所需带宽的电压波形；
10、变压器，将功放主电路经滤波电路滤波后的输出电压升压，输出负载所需电压等级的电压；
11、匹配网络，根据负载的电压发射响应及阻抗特性，通过lc串并联电路，与负载进行阻抗匹配，使负载在整个工作频带内对功率放大器呈纯阻性。
12、优选地，所述控制电路具备工况采集以及保护功能，能实时采集直流母线电源输出的母线电压、母线电流，并通过通信接口将采集到的数据上传至上位机；并在母线电压、母线电流超过额定值时，由所述控制电路触发保护，关闭母线电压、母线电流的输出。
13、优选地，直流母线电源通过输出端子与功放主电路输入端子相连接。
14、优选地，辅助电源通过插针与控制电路、驱动电路的电源输入端子相连接，控制电路通过输出端子与驱动电路输入端子相连接，驱动电路输出插针与功放主电路驱动信号插针相连接，功放主电路输出端子与滤波电路输入端子相连接，滤波电路输出端子与变压器原边输入端子相连接，变压器副边输出端子与匹配网络输入端子相连接，匹配网络输出端子与负载端子相连接。
15、优选地，所述辅助电源转换的电压包括±15v、12v、±5v电压。
16、本专利技术所提供的一种含匹配网络的功率放大器的匹配网络参数设计方法，所述方法基于如前所述的含匹配网络的功率放大器，所述匹配网络参数设计方法包括：
17、步骤s21：基于工作带宽与功率放大器尺寸，确定所述匹配网络的谐振频率点个数n；
18、步骤s22：基于谐振频率点个数n，确定能与负载进行阻抗匹配的lc串并联电路的电路结构；
19、步骤s23：基于负载的电压发射响应及阻抗特性，对于n个谐振频率点中的每一个，确定谐振频率点的位置；
20、步骤s24：基于谐振频率点的个数及位置，在所述lc串并联电路中，根据谐振频率点个数确定电容个数，并以各电容容值相差数量级最大为约束，确定电感为其中ln为第n个谐振频率点对应的匹配电感，cn为第n个谐振频率点对应的匹配电容，fn为第n个谐振频率点。
21、优选地，综合匹配网络匹配效果与功率放大器整体体积重量确定谐振频率点个数n。
22、优选地，所述步骤s22，基于谐振频率点个数n，确定能与负载进行阻抗匹配的lc串并联电路的电路结构，包括：谐振频率点数n对应n级lc谐振电路，每级由一个谐振电感ln和一个谐振电容cn组成，每一级交错串并联，即某一级电感串联电容并联，下一级电容串联电感并联；其中，负载为容性时作为一级电容，负载为感性时作为一级电感。
23、本专利技术所带来的有益技术效果：
24、(1)本专利技术与现有技术相比，能应用于更宽的工作频段及阻抗变化范围更大的应用场景中。
25、(2)本专利技术能够在整个工作频段内都能有更好的匹配效果。
26、(3)本专利技术对于更宽的工作频段，可以通过引入更多电感电容设计更多的谐振频率点实现更好的匹配效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种含匹配网络的功率放大器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述控制电路具备工况采集以及保护功能，能实时采集直流母线电源输出的母线电压、母线电流，并通过通信接口将采集到的数据上传至上位机；并在母线电压、母线电流超过额定值时，由所述控制电路触发保护，关闭母线电压、母线电流的输出。
3.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，直流母线电源通过输出端子与功放主电路输入端子相连接。
4.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，辅助电源通过插针与控制电路、驱动电路的电源输入端子相连接，控制电路通过输出端子与驱动电路输入端子相连接，驱动电路输出插针与功放主电路驱动信号插针相连接，功放主电路输出端子与滤波电路输入端子相连接，滤波电路输出端子与变压器原边输入端子相连接，变压器副边输出端子与匹配网络输入端子相连接，匹配网络输出端子与负载端子相连接。
5.如权利要求1-4中任一项所述的功率放大器，其特征在于，所述辅助电源转换的电压包括±15V、12V、±5V电压。
6.一种含匹配网络的功率放大器的匹
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，综合匹配网络匹配效果与功率放大器整体体积重量确定谐振频率点个数N。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S22，基于谐振频率点个数N，确定能与负载进行阻抗匹配的LC串并联电路的电路结构，包括：谐振频率点数N对应N级LC谐振电路，每级由一个谐振电感Ln和一个谐振电容Cn组成，每一级交错串并联，即某一级电感串联电容并联，下一级电容串联电感并联；其中，负载为容性时作为一级电容，负载为感性时作为一级电感。
...【技术特征摘要】
1.一种含匹配网络的功率放大器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述控制电路具备工况采集以及保护功能，能实时采集直流母线电源输出的母线电压、母线电流，并通过通信接口将采集到的数据上传至上位机；并在母线电压、母线电流超过额定值时，由所述控制电路触发保护，关闭母线电压、母线电流的输出。
3.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，直流母线电源通过输出端子与功放主电路输入端子相连接。
4.如权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，辅助电源通过插针与控制电路、驱动电路的电源输入端子相连接，控制电路通过输出端子与驱动电路输入端子相连接，驱动电路输出插针与功放主电路驱动信号插针相连接，功放主电路输出端子与滤波电路输入端子相连接，滤波电路输出端子与变压器原边输入端子相连接，变压器副边输出端子与匹配网络输入端子相连接，匹配网络输出端子与...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐君超杰，吴萌，吴颖，詹金晶，庞广智，
申请(专利权)人：宜昌测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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