[发明专利]适用于海洋通讯电声换能器的阻抗匹配系统及其匹配方法

权利要求书

1.一种适用于海洋通讯电声换能器的阻抗匹配系统，其特征在于，包括阻抗匹配网络；所述阻抗匹配网络与换能器连接；所述阻抗匹配网络包括匹配变压器；所述匹配变压器原边接功率放大器；所述匹配变压器副边接静态匹配电容；所述静态匹配电容与二进制增电容阵列、二进制减电容阵列并联；所述静态匹配电容接所述换能器；

所述二进制增电容阵列C_in初始状态为全部断开，所述二进制减电容阵列C_de初始状态为全部闭合；空载时计算的电容补偿量C_{com_0}为：负载时计算的电容补偿量C_{com_m}为：其中，ω₀为空载时换能器谐振频率，L_{eq_0}为空载时换能器等效电感，ω_m为负载时换能器谐振频率，L_{eq_m}为负载时换能器等效电感；

所述静态匹配电容的容值二进制增电容阵列C_in的容值二进制减电容阵列C_de的容值其中，C_{in_v}为二进制增电容阵列C_in的容量；C_{de_v}为二进制减电容阵列C_de的容量。

2.根据权利要求1所述的适用于海洋通讯电声换能器的阻抗匹配系统，其特征在于，所述换能器简化为等效电阻R_eq和等效电感L_eq串联，且其空载时换能器的等效电阻R_{eq_0}和等效电感L_{eq_0}由阻抗测量仪测得，负载时换能器的等效电阻R_{eq_m}和等效电感L_{eq_m}由数字处理器DSP实时求得。

3.一种权利要求1～2之一所述的适用于海洋通讯电声换能器的阻抗匹配系统的匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量换能器的阻抗曲线，确定换能器的空载谐振频率，空载等效电阻值R_{eq_0}，等效电感值L_{eq_0}；确定匹配变压器的变比、二进制增电容阵列的容量C_{in_v}和二进制减电容阵列的容量C_{de_v}；利用公式确定静态匹配电容C₀的容值；

2)实时采样换能器的输入电压u和输入电流i；

3)对输入电压u的有效值U和输入电流i的有效值I进行检测，用有效值计算出换能器等效阻抗的模值Z＝U/I，采用过零计数法对电压信号和电流信号的相角差进行检测，计算负载时换能器等效电阻值R_{eq_m}和负载时等效电感值L_{eq_m}；

4)调整功率放大器的输出频率，使实测的等效电阻值R_{eq_m}最大，实时跟踪换能器负载时的换能器谐振频率ω_m；

5)跟踪负载时的换能器谐振频率ω_m后，利用公式确定二进制增电容阵列C_in的容值；利用公式确定二进制减电容阵列C_de的容值；其中，C_{in_v}为二进制增电容阵列C_in的容量；C_{de_v}为二进制减电容阵列C_de的容量；

6)匹配良好后，控制前级功率放大器输出恒定功率。