Details

Цель работы – снижение нелинейных искажений в ключевых усилителях мощности гидроакустических передатчиков, вызванных влиянием защитного интервала, обеспечение линейности амплитудной характеристики. Решаемые задачи: анализ способов построения усилителей мощности класса D для гидроакустических передающих устройств; исследование характеристик КУМ с двухтактной ШИМ и расчет параметров усилителя; экспериментальное исследование КУМ с двухтактной ШИМ. Работа проведена на базе АО «Концерн Океанприбор». Были проведены аналитический расчет спектрального состава импульсных последовательностей, имитационное моделирование в средах MatLab и Micro-Cap, а также расчёт коэффициента нелинейных искажений. Использовались методы математического моделирования широтно-импульсной модуляции, метод двойных рядов Фурье и метод фазовых деформаций для анализа спектров, а также метод коррекции опорного пилообразного напряжения с двукратным превышением скорости изменения в области малых сигналов. В результате было показано, что предложенный метод двухтактной ШИМ со смещением опорных напряжений и коррекции формы пилы позволяет устранить «зону молчания», обеспечить непрерывность амплитудной характеристики и снизить коэффициент нелинейных искажений.

Aim of the work – to reduce nonlinear distortion in switching power amplifiers of hydroacoustic transmitters caused by the dead‑time effect, and to ensure amplitude characteristic linearity. Tasks to be solved: analysis of class‑D power amplifier design methods for hydroacoustic transmitting devices; investigation of the characteristics of a switching power amplifier with two-step PWM and calculation of the amplifier parameters; experimental study of a switching power amplifier with two-step PWM. The work was carried out at the Research Department of Generator Devices and Power Supply Systems of JSC "Concern Okeanpribor". Analytical calculation of the spectral composition of pulse sequences, simulation modeling in MatLab and Micro-Cap environments, as well as calculation of the total harmonic distortion were performed. Methods of mathematical modeling of pulse-width modulation, the double Fourier series method and the phase distortion method for spectrum analysis, as well as a method for correcting the reference sawtooth voltage with a double rate of change in the small-signal region were used. As a result, it was shown that the proposed two-step PWM method with reference voltage offset and sawtooth shape correction eliminates the "dead zone", ensures continuity of the amplitude characteristic, and reduces the total harmonic distortion.