[发明专利]一种低频压电陶瓷换能器宽带匹配方法

权利要求书

1.一种低频压电陶瓷换能器宽带匹配方法，用于设计水声功放系统和压电陶瓷换能器间的匹配网络，所述方法包括：

步骤1)获取压电陶瓷换能器的负载阻抗并进行归一化；用多项式h(p)构建匹配网路，并选择f(p)＝p^k传输零点；

步骤2)以多项式h(p)系数h＝{h₀，h₁，...，h_n}为优化参数，以匹配网络的增益水平和匹配网络电阻与电抗间的相位角作为两个优化目标函数，建立优化模型进行匹配网络的优化，获取到最优系数

步骤3)根据步骤2)的匹配网络的最优系数计算匹配网络阻抗，由此计算匹配网络各元件值；

所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)初始化多项式h(p)系数h＝{h₀，h₁，...，h_n}，选定多项式f(p)＝p^k，0≤k≤n的阶数k；

步骤2-2)定义n+1阶列向量U＝[h_n h_n-1 ... h₀]以及V＝[(-1)ⁿh_n(-1)^n-1h_n-1...h₀]，计算多项式H(-p²)＝h(p)h(-p)＝H₀+H₁p²+…+H_np²ⁿ；H_i，0≤i≤n为多项式H(-p²)的系数；

步骤2-3)计算偶多项式G(-p²)：

G(-p²)＝H(-p²)+(-1)^kp^2k＝G₀+G₁p²+…+G_kp^2k+…+G_np²ⁿ

G(-p²)系数为：

G_i＝H_i，0≤i≤n，i≠k

G_k＝H_k+(-1)^k

步骤2-4)令X＝-p²，产生列向量X＝[(-1)ⁿG_n(-1)^n-1G_n-1...G₀]表示G(X)的系数，计算G(X＝-p²)的左半平面和右半平面的根：p_k＝sqrt(-X_k)和p_km＝-p_k；

步骤2-5)利用G(-p²)的左半平面根p_km，得出首一多项式利用产生严格Hurwitz多项式g(p)；

步骤2-6)计算换能器负载反射系数和匹配网络传输反射系数；然后计算匹配网络的传输功率增益；利用Levenberg-Marquad优化传输功率增益，由此确定多项式h(p)的最优系数。

2.根据权利要求1所述的低频压电陶瓷换能器宽带匹配方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：将压电陶瓷换能器的频率和阻抗作归一化处理，频率归一化以截止频率35kHz为基准，工作频带变为0.43至1；阻抗归一化以信号源内阻为基准，将测得的换能器阻抗作归一化处理。