[发明专利]一种全数字式主动声纳发射机及声纳发生方法

权利要求书

1.一种全数字式主动声纳发射机，包括：

一个控制中心，所述控制中心连接存储器；

多个并行的与所述控制中心连接的功放组件；

其特征在于：所述控制中心在FPGA中集成信号发生器、功放控制器、串行通信模块，用于在FPGA内部利用数字延迟线完成波束形成，由数字波形直接生成PWM波形并实现PWM波形的死区控制；

所述功放组件包括驱动电路、H桥、低通滤波、匹配网络；

所述驱动电路将控制中心产生的PWM信号进行隔离后，送入驱动器，产生场效应管的驱动信号；

所述H桥由大功率场效应管组成，将驱动电路产生的驱动信号变为高电压、大电流信号；

所述低通滤波将高电压大电流的PWM波形低通滤波，产生大功率的发射波形；

所述匹配网络与发射换能器进行阻抗匹配，将大功率波形输送给发射换能器；

所述信号发生器包括命令解析模块、波形产生模块、幅度控制模块、波束形成模块；D类功放控制器包括PWM产生模块、死区控制模块；

所述串行通信模块与控制计算机进行通信并将接收的信息发送给命令解析模块；

所述命令解析模块将串行通信模块接收到的信息进行解析，解析后的命令传送给波形产生模块、幅度控制模块、波束形成模块；

所述波形产生模块根据解析的命令，读取所述存储器中存取的波形，或者根据解析的命令，利用DDS技术实时产生单频信号或调频信号；

所述幅度控制模块根据解析命令，利用乘法器调整数据的幅度，达到控制发射功率的目的；

所述波束形成模块根据解析指令，利用数字延迟线，将幅度调整后的波形进行发射波束形成，在多个信号通道中选择是否发射信号，对于发射信号的通道计算各信号的延时时间，进行延时发射；

所述PWM产生模块将波束形成后的各路数字信号与计数器值进行比较，生成PWM波形；

所述死区控制模块将生成的多路PWM波形经过处理，生成互补的PWM波形，同时每对互补波形之间存在一定的死区时间。

2.根据权利要求1所述的一种全数字式主动声纳发射机，其特征在于：所述PWM产生模块包括偏移单元，计数器单元，数字比较器单元；所述偏移单元连接波束形成模块，所述偏移单元，计数器单元连接数字比较器单元。

3.根据权利要求1所述的一种全数字式主动声纳发射机，其特征在于：所述死区控制模块包括2个多路选择器，分别控制多个D触发器，通过CTRL控制字在线调整D触发器的数量，控制死区时间的长度。

4.根据权利要求1所述的一种全数字式主动声纳发射机，其特征在于：所述功放组件还包括功放监测模块，所述功放监测模块连接所述控制中心，对H桥的电流和温度进行监测，将工作状态信息送入控制中心。

5.如权利要求1所述一种全数字式主动声纳发射机的声纳发生方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过在FPGA中集成信号发生器、功放控制器、串行通信模块的控制中心，在FPGA内部利用数字延迟线完成波束形成，由数字波形直接生成PWM波形并实现PWM波形的死区控制；PWM波形进入功放组件；

步骤二：功放组件中，通过驱动电路将控制中心产生的PWM信号进行隔离后，送入驱动器，产生场效应管的驱动信号；通过H桥将驱动电路产生的驱动信号变为高电压、大电流信号；通过低通滤波将高电压大电流的PWM波形低通滤波，产生大功率的发射波形；通过匹配网络与发射换能器进行阻抗匹配，将大功率波形输送给发射换能器。