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基于∑-Δ调制的水声信号发射机研究

作　者: 宁兴忠
导　师: 卢逢春
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: Σ-△调制信噪比过采样噪声整形解调
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
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内容摘要

由于人口过度增长、陆地资源匮乏、环境持续恶化等因素,人们开始使用各种水声设备来接触、认识、开发海洋。与此同时,战争也由陆地扩大到了海洋。民用和军事两方面的需求促使人们对海洋开发和海底战争的研究越来越深入,对通信声纳等水声设备的性能提出了越来越高的要求。通信声纳是水声设备中的一种。作为通信声纳的终端输出部分,水声信号发射机的性能好坏往往直接决定了水声通信质量的好坏。为追求更好的性能,人们尝试对水声信号发射机进行改进。∑-Δ调制作为一种新型信号调制方法,在精度、信噪比、EMI等方面具有着优异的特性,具有很大的发展潜力。因此,本文研究∑-Δ调制技术在水声信号发射方面的工程应用,即基于∑-Δ调制的水声信号发射机。本论文比较详细的论述了基于Σ-Δ调制的水声信号发射机的相关理论,包括∑-Δ调制技术、D类功放、信号解调、负载匹配等方面,重点论述了∑-Δ调制的拓扑结构、类别、过采样、噪声整形、工作特性、稳定性和空闲噪声并进行了一系列数学建模、推导和分析。在讨论分析相关理论的基础上,本文提出了一套基于∑-Δ调制的水声信号发射机的工程实现方案,设计了各部分的电路结构,通过一系列软件仿真验证了方案的可行性,调试完成了基于∑-Δ调制的水声信号发射机,达到了预定指标要求。此外,本文还分别对发射机电路进行了稳定性、工作频率、时延、过采样率、噪声整形方面的实验,验证了理论分析推导。

全文目录

摘要 5-6ABSTRACT 6-7目录 7-9第1章绪论 9-13 1.1 论文的背景和意义 9 1.2 功率放大器的发展、现状和趋势 9-10 1.3 ∑-Δ调制的起源、发展及其现状 10-12 1.4 论文的主要工作 12-13第2章 ∑-Δ调制技术与解调匹配方法 13-34 2.1 概述 13 2.2 ∑-Δ调制技术 13-32 2.2.1 ∑-Δ调制的分类 15-16 2.2.2 过采样(Over Sampling)技术 16-17 2.2.3 噪声整形技术(Noise Shaping) 17-23 2.2.4 稳定性分析 23-29 2.2.5 ∑-Δ调制的空闲噪声 29-32 2.2.6 连续时间∑-Δ(CT-SDM)调制技术 32 2.3 解调匹配方法 32-33 2.3.1 信号解调 33 2.3.2 负载匹配 33 2.4 本章小结 33-34第3章水声信号发射机设计 34-48 3.1 发射机电路的技术指标和设计要求 34 3.2 发射机电路的结构组成 34-35 3.3 发射机电路的硬件设计 35-47 3.3.1 信号调制电路 35-39 3.3.2 功率输出级 39-44 3.3.3 解调匹配网络 44-46 3.3.4 供电电源 46 3.3.5 储能电容 46-47 3.4 本章小结 47-48第4章软件仿真及电路调试 48-57 4.1 系统仿真 48-51 4.1.1 输入信号幅度对系统性能的影响 49-51 4.1.2 输入信号频率对系统性能的影响 51 4.2 调制器性能测试 51-55 4.2.1 输入信号幅度对系统性能的影响 52-53 4.2.2 输入信号频率对系统性能影响 53-54 4.2.3 过采样率对系统性能的影响 54-55 4.3 电路整体实验 55-56 4.4 本章小结 56-57结论 57-58参考文献 58-61攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 61-62致谢 62-63附录 63

基于∑-Δ调制的水声信号发射机研究

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