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大功率宽带水声发射机的设计项目报告说明
杨晓俊
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声呐系统作为舰艇的眼睛和耳朵，在水中兵器领域以及海洋技术等领域具有至关重要地位。而大功率宽带水声发射机（声呐发射机）作为声呐系统的重要组成部分，其性能直接决定了整个声呐系统的性能指标。与欧美发达国家相比，我国的水声技术还相对落后，水声信号的处理能力、核心的水声换能器 （声呐）以及水声发射机等核心组件的设计、制造能力也较为薄弱。由于水声设备军事用途广泛且意义重大，为遏制我国海军水声装备的发展，欧美国家对一些高端的水声设备和技术采取了禁运等保护措施。为了提升我国水声装备的水平，打破欧美发达国家的技术封锁，项目组通过自主开发，研制出了高性能的大功率宽带水声发射机，其性能指标完全达到和超越了国外同类装备的水平，产品已通过多家国内科研院所试用和军工检测机构检测。
高压大功率 CPS-SPWM 调制技术是一种采用级联结构移相 SPWM 控制技术，该技术的优点在于通过多组低压逆变器级联的方式，可以实现高压输出，且输出频率达到单个逆变单元的 2N 倍（N 为级联数），其级联数越多，则输出波形越趋近于标准正弦波，且谐波成份较低。该技术在高压大功率领域应用优势非常明显，是实现超大功率水声发射机模块化、小型化以及高转换效率的关键技术。
大功率宽带线性水声发射机：频率范围达 150Hz 至 180kHz，连续输出功率高达 50kVA，输出电压高达 2400V，主要用于科研试验以及海洋科考等领域; 超高频宽带线性水声发射机：频率范围达 10kHz 至 1MHz，连续输出功率高达 1kVA，输出电压高达 1400VP-P，主要用于水声成像领域; 舰载式超大功率宽带水声发射机：频率范围达 0Hz 至 20kHz，连续输出功率高达数百 kVA 至数千 kVA，输出电压高达 5000V，主要用于舰艇的大功率声呐系统，也可用于海洋科考等领域;
目前国内外对于频率范围在 20kHZ 以内的普通大功率线性放大器研究较多，技术相对成熟。而频率带宽高达数百千赫兹乃至数兆赫兹的大功率线性放大器则少有报道，大功率宽带线性放大器单元技术难度大，且少有资料可供借鉴，完全依靠企业自主研发。
宽带阻抗匹配变压器设计技术
宽带阻抗匹配变压器是水声发射机与换能器匹配的关键组件，具有频率范围宽，输出电压高、输出功率大等特点，受材料以及绕制工艺的影响非常突出，多年来一直是一个困扰水声界的一个难题。
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