Page 89 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 Vol. 43, No. 6
2024 年 11 月 Journal of Applied Acoustics November, 2024

⋄ 研究报告 ⋄

小型化相控参量阵声呐发射系统设计与实现 ∗

孟新宝 1,2,3 周 天 1,2,3,4 朱建军 1,2,3,4† 李 静 1,2,3 孙世博 4

(1 哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室 哈尔滨 150001)

(2 工业和信息化部海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室 (哈尔滨工程大学) 哈尔滨 150001)
(3 哈尔滨工程大学水声工程学院 哈尔滨 150001)
(4 哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地 三亚 572000)
摘要：针对相控参量阵声呐发射系统体积和质量大，难以搭载于水下小平台使用的问题，重点研究相控参量阵
声呐发射系统的小型化、高集成度设计技术，设计并实现一种小型相控参量阵声呐发射系统。首先，基于发明
问题解决理论中的剪裁思想，简化设计 D 类发射机功率放大电路的结构，减小多通道发射系统的体积。其次，
联合磁芯几何常数法和脉冲变压器设计技术设计微型变压器，减小变压器体积的同时提升系统功率密度。与
传统设计方法相比，系统电路整体体积缩小了 24.6%，功率密度提升了 27.3%。实测相控角度误差不超过 0.3 ，
◦
参量阵原频声源级可达 236.7 dB，差频声源级可达 200.5 dB，以小型化发射系统实现了相控参量阵的精准相
控发射和高原频声源级输出。
关键词：相控参量阵；声呐发射机；微型变压器；小型化；D 类功放
中图法分类号: TB565; TB566; TN722 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2024)06-1265-07
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2024.06.009

Design and implementation of a miniaturized phased parametric array

sonar emission system

MENG Xinbao 1,2,3 ZHOU Tian 1,2,3,4 ZHU Jianjun 1,2,3,4 LI Jing 1,2,3 SUN Shibo 4
(1 National Key Laboratory of Underwater Acoustic Technology, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
(2 Key Laboratory of Marine Information Acquisition and Security (Harbin Engineering University),
Ministry of Industry and Information Technology, Harbin 150001, China)
(3 College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
(4 Sanya Nanhai Innovation and Development Base, Harbin Engineering University, Sanya 572000, China)

Abstract: In order to solve the problem of large volume and high weight of phased parametric array
sonar emission system, which is difficult to carry a small underwater platform, this paper focuses on the
miniaturization and high integration design method of phased parametric array sonar emission system. A small
phased parametric array sonar emission system is designed and implemented. Firstly, based on the tailoring
idea in the theory of inventive problem solving(TRIZ), the structure of the power amplifier circuit of class D
transmitter is simplified and the volume of the multi-channel transmitter system is reduced. Secondly, the
miniature transformer is designed by combining the core geometric constant method and the pulse transformer
design technology to reduce the transformer volume and improve the power density of the system. Compared
with the traditional design method, the overall volume of the system circuit is reduced by 24.6%, and the power

2023-08-13 收稿; 2023-10-31 定稿
国家自然科学基金面上项目 (42176188), 海南省自然科学基金项目 (421CXTD442)
∗
作者简介: 孟新宝 (1996– ), 男, 内蒙古赤峰人, 博士研究生, 研究方向: 非线性声呐技术, 海底掩埋目标探测。
† 通信作者 E-mail: zhujianjun@hrbeu.edu.cn