Прибор усиления излучающего гидроакустического тракта Российский патент 2024 года по МПК H03F3/00 

Изобретение относится к области усилительной и генераторной техники, и может быть использовано в передающей аппаратуре гидроакустических широкополосных излучающих трактов режимов гидроакустической связи (ГС) и гидролокации в низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных диапазонах от сотен Гц до сотен кГц.

Гидроакустическая передающая аппаратура должна отвечать высоким требованиям к качеству выходных сигналов, таких как широкий диапазон частот (более 2-3 октав), равномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) выходного напряжения (не более 2-3 дБ), расширенный динамический диапазон (более 30 дБ) при допускаемых нелинейных искажениях (менее 1-3%), в условиях весьма жестких требований к энергетическим (относительные потери не более 10-15%) и массогабаритным (удельная мощность с единицы объема не ниже 200-500 ВА/л) характеристикам. Наилучшей энергетической эффективностью обладают ключевые усилители мощности (КУМ) с импульсной модуляцией сигналов [Артым А.Д. «Усилители класса D и ключевые генераторы в радиосвязи и радиовещании» М: Связь, 1980, 270 с.].

КУМ с широтно-импульсной модуляцией (усилители класса D) обладают высокой энергетической эффективностью при относительных потерях, как правило, не более 0,1 от номинальной выходной мощности, но вместе с тем характеризуются существенными искажениями, особенно при малом уровне входного сигнала и в верхнем диапазоне частот при соотношении частоты усиливаемого сигнала Ω к частоте импульсного преобразования ω более 0,05. Последнее обстоятельство существенно ограничивает верхнюю частоту усиливаемого сигнала, ограниченную частотой со широтно-импульсной модуляции (ШИМ), из-за недопустимого увеличения динамических потерь, возрастающих пропорционально частоте переключений.

Для уменьшения динамических потерь, при расширении верхнего диапазона частот гидроакустических сигналов в ряде известных решений используется потенциал многоканальной ШИМ [патенты РФ №2723463 Передающий тракт для возбуждения гидроакустической антенны. Опубл. 11.06.2020; №2574813 Многоканальный усилитель класса D. Опубл. 15.12.2014; №2195687 Гидроакустический передающий тракт. Опубл. 27.12.2002]. Известные технические аналоги многоканальных усилителей усиливают широкополосные гидроакустические сигналы в полосе частот 3-4 октавы, что является достаточным для возбуждения широкополосных излучателей.

На практике потенциал многоканальной ШИМ ограничен особенностями трансформаторного сложения импульсных сигналов отдельных каналов ключевого усиления. Как правило, наиболее простым образом обеспечивается сложение двух каналов в мостовой схеме КУМ с общим фильтром нижних частот (ФНЧ) на первичной обмотке трансформатора. Наличие собственных паразитных параметров трансформаторов не позволяет обеспечить высокоэффективную передачу импульсных напряжений с ШИМ. Более того, наличие индуктивности рассеяния низкочастотных трансформаторов большой мощности может принципиально ограничить верхнюю частоту при работе на емкостную нагрузку.

Дополнительный недостаток рассмотренных аналогов связи с работой КУМ от постоянного напряжения электропитания, уровень которого соответствует максимальной мощности при работе на заданную нагрузку. В результате имеет место ограничения динамического диапазона и повышенные динамические потери энергии, которые существенно возрастают с увеличением напряжения питания оконечных каскадов КУМ, что существенно ограничивает возможности адаптации известных технических решений для работы на разночастотные излучатели при требуемом динамическом диапазоне усиливаемого сигнала.

Выделенный недостаток устранен известном устройстве [патент РФ №2749015 Устройство усиления аналоговых сигналов, опубл. 03.06.2021]. В этом устройстве, принятом за прототип предлагаемого технического решения, реализована возможность дискретного управления уровнем выходного сигнала посредством изменения напряжения электропитания. В результате достигается расширение динамического диапазона и обеспечивается возможность адаптации номинального уровня выходного сигнала к ряду излучателей заданного частотного диапазона.

Устройство-прототип (фиг. 1) содержат блок 1 управления (БУ), блок 2 силового электропитания (СЭП) и усилитель 3 мощности (УМ), включающий предварительный усилитель 3.1 (ПУ), широтно-импульсный модулятор 3.2, два ключевых усилителя 3.3, 3.4 мощности (КУМ), диодный сумматор (ДС) 3.5, сервисный источник 3.6 питания (ИП) и согласующее устройство (СУ) 3.7.

Применение в устройстве-прототипе дополнительного сервисного источника 3.6 в составе УМ 3 позволяет при отключении блока 2 силового электропитания уменьшить напряжение питания КУМ 3.3 и 3.4. В результате понижаются высокочастотные составляющие напряжения на выходе согласующего устройства 3.7, чем достигается расширение динамического диапазона регулирования сигнала возбуждения гидроакустического излучателя, подключенного к выходам усилителя мощности. При этом подключение более высокого напряжения Е_п электропитания от СЭП 2 через диодный сумматор 3.5 обеспечивает переход к сигналу возбуждения номинального уровня мощности.

На практике переход к пониженному напряжению Е_с сервисного электропитания Е_с с выхода ИП 3.6 для Е_с=Е_п/3 расширяет динамический диапазон регулирования выходного сигнала УМ 3 на 10 дБ, что выгодно отличает устройство-прототип от известных аналогов (патенты РФ №. № 2723462, 2574812, 2195687).

Необходимо также выделить дополнительное преимущество устройства-прототипа, связанное с уменьшением динамических потерь энергии и ограничением выходного тока в режиме номинального напряжения электропитания, что позволяет заметно расширить верхний диапазон частот при работе на заданный гидроакустический излучатель. Особенностью такой нагрузки, имеющей выраженную составляющую емкостной проводимости, является уменьшение импеданса с ростом частоты сигнала возбуждения. Соответственно указанное преимущество известного устройства (патент № 2749015) позволяет адаптироваться к изменению импеданса излучателя в верхнем частотном диапазоне при достижении номинального тока возбуждения.

Однако указанное преимущество ограничено возможностями согласующего устройства 3.7, в качестве которого используется широкополосные трансформаторы, а наличию индуктивности рассеяния L_s совместно с емкостью C_н нагрузки соответствует колебательный контур, являющийся фильтром нижних частот с заданной частотой среза.

В результате в условиях заданной равномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) (не больше 2-3 дБ) напряжение сигнала на нагрузке ограничивает верхнюю частоту Ω_в рабочего диапазона на уровне Ω_в≤0,7 Ω₀.

Указанный фактор особенно существенно влияет на ограничение верхней частоты широкополосных низкочастотных усилителей с нижней частотой F_H=Ω_н/2π≈100 Гц, так как низкочастотные согласующие трансформаторы имеют выраженную индуктивность рассеяния, наличие которой при преимущественно емкостной нагрузке позволяет обеспечить полосу частот не более 4-5 октав.

Современные гидроакустические комплексы должны обеспечивать излучение в низкочастотном (НЧ от 0,1 до 10 кГц), среднечастотном (СЧ от 3 до 100 кГц) и высокочастотном (ВЧ от 30 до 300 кГц) диапазонах. Такое применение должно быть обеспечено не только изменением напряжения электропитания, но и необходимостью адаптации узлов блока усилителя мощности к поддиапазонам частот и импедансам ряда излучателей.

Попытка дальнейшего расширения диапазона частот в рамках одного усилителя мощности приводит к значительному росту потерь энергии и ухудшению показателей качества выходных сигналов.

Выделенный недостаток связан с ограничением возможности усиления по мощности, рассчитанного на согласование с заданным диапазоном нагрузки при ограничении нижней и верхней частоты усиления. Обозначенное ограничение определяется возможностями согласующих трансформаторов и ограничением верхнего значения частоты переключения при заданном напряжении электропитания и уровня номинальной выходной мощности.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона частот сигналов возбуждения ряда гидроакустических излучателей при повышении энергетической эффективности и равномерности выходных напряжений в НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонах.

Для решения поставленной задачи в известное устройство, содержащее блок управления, блок силового электропитания и усилитель мощности, включающий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, два ключевых усилителя мощности, диодный сумматор, сервисный источник питания и согласующее устройство, выходы которого соединены с выходом усилителя мощности, а первый и второй вход - с выходами соответствующих ключевых усилителей мощности, шины электропитания которых подключены через диодный сумматор к выходу источника сервисного электропитания, а входы к соответствующим выходам широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, подключенного входом к входу усилителя мощности, соединенного с выходом блока управления, предлагается ввести устройство сопряжения, блок коммутации и два дополнительных усилителя мощности, причем каждый из усилителей мощности выполнен в соответствии с заданным частотным диапазоном, как усилитель мощности низкочастотный (НЧ) с поддиапазоном от 0,1 до 10 кГц, усилитель мощности среднечастотный (СЧ) с поддиапазоном от 5 до 80 кГц и усилитель мощности высокочастотный (ВЧ) с поддиапазоном от 50 до 300 кГц, посредством соответствующего выполнения входящих в каждый усилитель мощности блока предварительного усиления широтно-импульсного модулятора, двух ключевых усилителей мощности, диодного сумматора, сервисного источника питания и согласующего устройства, в свою очередь устройство спряжения содержит три полосовых фильтра, соответственно НЧ, СЧ, ВЧ поддиапазонов, входы которых соединены с входом устройства сопряжения, подключенным к шине входного сигнала, а выходы через соответствующие выходы устройства сопряжения с входами НЧ, СЧ, ВЧ усилителей, входы, управления которых подключены к соответствующим выходам блока управления, а выходы через соответствующие коммутаторы в составе блока коммутации к ряду акустических излучателей с соответствующим поддиапазонам частот, в свою очередь входы электропитания блоков усилителей, соединенные с входами диодных сумматоров, подключены к выходу блока силового электропитания.

Наилучший результат получается, если в состав согласующего устройства, входящего в НЧ усилитель мощности, введены первый и второй, трансформаторы, каждый из которых имеет по две первичных и вторичных обмотки, а также первые и вторые, входные и выходные реле, причем первичные обмотки первого и второго трансформатора через первое и второе входные реле соединены с первым и вторым входами согласующего устройства, а вторичные обмотки первого и второго трансформатора через первое и второе выходные реле, подключены к выходам согласующего устройства.

Кроме того в составе каждого из НЧ, СЧ, ВЧ усилителей широтно-импульсные модуляторы могут содержать дополнительно еще два канала широтно-импульсной модуляции, выходы которых попарно присоединены к входам первого и второго ключевых усилителей мощности, выполненных по двухканальной схеме каждый.

Технический результат изобретения заключается в расширении полосы частот заявленного прибора до 8 октав, повышении его энергетической эффективности путем двукратного повышения энергетической эффективности в верхней части каждого из частотных поддиапазонов, обеспечении равномерности АЧХ с изменением выходного напряжения в пределах 2-3 дБ при многократном изменении частоты и импеданса нагрузки.

В предлагаемом техническом решении реализован прибор усиления излучающего гидроакустического тракта при возбуждении гидроакустических излучателей НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонов.

Наиболее значительное расширение полосы рабочих частот достигается в НЧ диапазоне за счет переключения обмоток согласующих трансформаторов, включенных последовательно, в параллельные группы, чем обеспечивается четырех кратное уменьшение результирующей индуктивности рассеяния в верхней части поддиапазона.

Для расширения динамического диапазона регулирования выходных сигналов в дополнение к известному дискретному изменению напряжения электропитания оконечных каскадов КУМ предлагается переход от двухканальной схемы к четырехканальной схеме ключевого усиления, что позволяет расширить амплитудный диапазон усиления с 30-36 дБ до 40-50 дБ.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 - фиг. 5, где представлены структурные схемы устройства-прототипа (фиг. 1) и предлагаемого прибора усиления (фиг. 2), а также функциональная схема согласующего устройства (фиг. 3) и принципиальная схема каждого из шести КУМ, входящих в заявленный прибор (фиг. 4), на примере КУМ 3.3^*6 на основе которых реализуется четырехканальная схема ключевого усиления с четырехканальной ШИМ, принцип действия которой поясняется временными диаграммами сигналов, показанными на фиг. 5.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения:

U - сигнал на входе 4-канального ШИМ;

U_П1, U_П2 и U_П3, U_П4 - пилообразные напряжения тактовой частоты (НЧ, СЧ, ВЧ поддиапазонов). По результату сравнения синусоидального низкочастотного усиливаемого сигнала с пилообразными напряжениями формируются соответствующие импульсные напряжения на выходных каналов усиления КУМ V₁, V₂, V₃, V₄:

V - суммарное импульсное напряжение, приведенное к выходу согласующего устройства соответствующего каждому из поддиапазонов через результирующую индуктивность рассеяния.

Предлагаемый прибор усиления излучающего гидроакустического тракта (фиг. 2) содержит блок 1 управления (БУ), блок 2 силового электропитания, выполненный на управляемом источнике питания требуемой мощности. Устройство 6 сопряжения по шине входного сигнала включающее полосовые фильтры 6.1 (ПНЧФ), 6.2 (ПСЧФ), 6.3 (ПВЧФ) соответствующих поддиапазонов НЧ, СЧ, ВЧ, три усилителя 3 мощности: низкочастотный усилитель мощности (НЧУМ) 3, среднечастотный усилитель мощности (СЧУМ) 4, и высокочастотный усилитель мощности (ВЧУМ) 5, каждый из которых включает соответствующие модификации предварительных усилителей 3.1, 4.1, 5.1, широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 3.2, 4.2, 5.2, ключевых усилителей мощности (КУМ) 3.3 и 3.4, 4.3 и 4.4, 5.3 и 5.4, диодного сумматора (ДС) 3.5, 4.5, 5.5, сервисного источника питания (ИП) 3.6, 4.6, 5.6 и согласующего устройства 3.7, 4.7, 5.7, а также блок 7 коммутации (БК) включающий коммутаторы 7.1, 7.2, 7.3 для подключения соответствующей нагрузки из ряда излучателей НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонов.

В состав предлагаемого прибора усиления сверхширокополосных гидроакустических каналов входят блоки, выполняемые по известным правилам в соответствии с заявленными особенностями реализации, причем их совокупное применение обеспечивает достижение технического результата.

Блок управления 1 предназначен для передачи команды включения на входы управления НЧУМ 3, НЧУМ 4 и НЧУМ 5 в цикле излучения согласно коду, поступающему с шины управления.

Усилители мощности 3, 4, 5 для НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонов обеспечивают преобразование выходных сигналов, поступающих на их входы с соответствующих выходов устройства сопряжения, в импульсные последовательности четырехканальной ШИМ с соответствующими тактовыми частотами ƒ_н ƒ_с, ƒ_в и с дальнейшим ключевым усилением и формированием суммарного импульсного напряжения, приведенного через индуктивность рассеяния трансформаторов согласующих устройств к выходам соответствующих коммутаторов блока 7 коммутатора.

Предварительные усилители ПУ 3.1, 4.1, 5.1 могут быть выполнены на операционных усилителях, включенных в режиме повторителей, обеспечивающих весь частотный диапазон усиления.

Широтно-импульсные модуляторы 3.2, 4.2, 5.2 могут быть выполнены по четырехканальной схеме на основе двухканального парафазного генератора пилообразных напряжений U_П1, U_П2 и U_П3, U_П4 (фиг. 5) и четырех компараторов, реализующих ключевые функции (2).

При реализации ШИМ может быть использовано, например, известное техническое решение [патент РФ № 2783782. Многоканальный широтно-импульсный преобразователь. Опубл. 06.10.20202], обеспечивающее высокую линейность модуляционной характеристики при устойчивости к синхронным помехам при переключении.

Ключевые усилители мощности 3.3, 3.4 для НЧУМ, 4.3, 4.4 для СЧУМ и 5.3, 5.4 для ВЧУМ выполняются на быстродействующих полевых транзисторах, включенных в мостовую точку с драйверами с плавающей точкой. Для рассматриваемого примера (фиг. 4) выбраны транзисторы IRFS4227PBF на технологии MOSFEET и драйверы IRS20124S.

Диодные сумматоры 3.5, 4.5, 5.5 предназначены для обеспечения диодной развязки прохождения относительно высокого напряжения Е_с от СЭП 2 на входы КУМ в составе НЧУМ, СЧУМ, ВЧУМ. При этом в режиме номинальной мощности СЭП 2 отключается через диодный сумматор 3.5, 4.5, 5.5 и на электропитание каждого КУМ передается пониженное напряжение Е_д=Е_с/З от источников 3.6, 4.6, 5.6 сервисного электропитания, соответственно.

Максимальная выходная мощность источников сервисного электропитания 3.6, 4.6, 5.6 может быть на порядок меньше выходной мощности СЭП 2. При этом указанное обстоятельство не может развить выходные токи блоков УМ 3,4,5 в ВЧ областях поддиапазонов, соизмеримых с максимальным выходным током в силу весьма малых коэффициентов активной мощности нагрузки.

Согласующие устройства 3.7, 4.7, 5.7 обеспечивают согласованную передачу суммарного выходного напряжения от четырехканальных схем ключевого усиления (выполненных на КУМ 3.3, 3.4, 4.3, 4.4, 5.3, 5.4) через коммутаторы 7.1, 7.2 и 7.3 блока 7 коммутации на соответствующие излучатели. Согласующие устройства выполняются на двух широкополосных трансформаторах заданных диапазонов частот.

Наибольшие сложности возникают при реализации трансформаторов TP 3.7.1 и TP 3.7.2. в НЧУМ (фиг. 3). Здесь с учетом нижней частоты 100 Гц оказывается затруднительно реализовать весьма малую индуктивность рассеяния, влияние которой может ограничивать верхнюю полосу поддиапазона. Для преодоления этого противоречия в НЧУМ предлагается выполнить TP 3.7.1 и TP 3.7.2 (фиг. 3) в составе согласующего устройства 3.7 с двумя одинаковыми вторичными и первичными обмотками. При этом в состав СУ 3.7 включены реле 3.7.3, 3.7.4 и 3.7.5, 3.7.6, обеспечивающие параллельное соединение первичных и вторичных обмоток при возбуждении излучателей в верхней полосе НЧ поддиапазона, что позволяет в 4 раза уменьшить результирующую индуктивность рассеяния.

Блок коммутации 7 предназначен для подключения заданного излучателя НЧ, СЧ, ВЧ диапазонов. Выбор излучателей может производиться как с использованием коммутационных перемычек, так и применением соответствующих релейных коммутаторов 7.1, 7.2, 7.3 (фиг. 2).

При этом коммутатор 7.1 может иметь выход управления, определяющий команду переключения нижней и верхней полосы НЧ диапазона, по которой обеспечивается коммутация последовательного, либо параллельного включения первичной и вторичной обмоток согласующих трансформаторов 3.7.1, 3.7.2 в составе СУ 3.7 (фиг. 3).

Представленное описание блоков и узлов заявляемого прибора усиления подтверждает возможность их реализации.

Предлагаемый прибор усиления сигналов работает следующим образом.

Перед излучением, как правило, выбирается один частотный поддиапазон и излучатель этого поддиапазона. При необходимости возможна установка нескольких излучателей одного поддиапазона при соблюдении заданных условий согласования. В режимах малой мощности допускается одновременная работа во всех поддиапазонах. Однако при переходе к электропитанию от блока 2 силового электропитания его выходное напряжение в этом случае не должно превышать номинальное напряжение питания блока НЧУМ.

Для поддиапазона НЧ устанавливается верхняя либо нижняя полоса частот с передачей команды на соответствующее переключение обмоток трансформаторов в СУ 3.7.

Далее определяется выбор режима работы: включением (большая мощность) или выключением (малая мощность) блока силового электропитания 2.

После завершения подготовительных операций на шину входного сигнала передается напряжение широкополосного сигнала, который, проходя через полосовой фильтр ПНЧФ 6.1, (или ПСЧФ 6.2, ПВЧФ 6.3) в составе УС 6, поступает на вход блока НЧУМ (СЧУМ, УВЧМ).

Следует отметить, что полосовые фильтры 6.1, 6.2, 6.3, соответствующие НЧ, СЧ, ВЧ поддиапазонам, должны иметь зону перекрытия при крутизне среза АЧХ не менее 30 дБ/окт, что устраняет возможность проникновения внеполосных составляющих на входы соответствующих НЧУМ 3, СЧУМ 4, ВЧУМ 5. При этом на входы соответствующих ШИМ 3.2, 4.2, 5.2 передаются усиленные сигналы, соответствующие поддиапазонам работы, со скоростью изменения, значительно меньшей скорости изменения опорных пилообразных напряжений U_П1, U_П2 и U_П3, U_П4 (фиг. 5).

Соответственно, ШИМ 3.2, 4.2, 5.2 формируют ШИМ - сигналы, соответствующие четырехканальной модуляции при тактовых частотах ƒ_н, ƒ_с и ƒ_в (примерно 200кГц, 2000кГц, 6000кГц) с частотами переключения каждого канала около 50 кГц, 500 кГц и 1500 кГц. ШИМ-сигналы усиливаются по мощности каналами усиления КУМ (фиг. 4) и в виде импульсных напряжений V₁, V₂, V₃, V₄ (фиг. 5) передаются на входы трансформаторных согласующих устройств 3.7, 4.7, 5.7 для формирования суммарного импульсного напряжения V, которое через индуктивность рассеяния суммирующих трансформаторов передается на входы коммутаторов 7.1, 7.2, 7.3 блока 7 коммутации. В зависимости от установок в блоке 7 коммутации, выходные сигналы поступают на акустические излучатели НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонов.

Для наиболее широкополосного НЧ поддиапазона в коммутаторе 7.1 блока коммутации предусмотрена команда установки нижней и верхней полосы частот, поступающая на вход управления согласующего устройства 3.7, где группа реле 3.7.3, 3.7.4 и 3.7.5, 3.7.6 (фиг. 3) обеспечивает последовательное либо параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов 3.7.1 и 3.7.2. При параллельном включении обмоток результирующая индуктивность рассеяния уменьшается в 4 раза, что позволяет обеспечить двукратное расширение верхней полосы частот. Таким образом, предложенные дополнительные меры, включающие коммутацию обмоток согласующего устройства 7.1 и применение четырехканальной ШИМ, обеспечивают расширение поддиапазонов рабочих частот с необходимой зоной перекрытия:

- поддиапазон НЧ от 1 кГц до 10 кГц;

- поддиапазон СЧ от 5 кГц до 80 кГц;

- поддиапазон ВЧ от 50 кГц до 300 кГц.

При этом в режиме номинальной мощности при электропитании от блока 2 силового электропитания (в условиях понижения напряжения для блока УМ ВЧ) обеспечивается высокая энергетическая эффективность (при относительных потерях энергии не более 5% для НЧ, 7% для СЧ и 10% для ВЧ) и требуемый уровень мощности (например, для НЧ 3 кВА, для СЧ 1кВА, для ВЧ 300 кВА).

В условиях использования четырехканальной ШИМ с учетом дискретного изменения режима мощности при переходе к электропитанию КУМ в составе блоков 3, 4, 5 от сервисных источников питания 3.6, 4.6, 5.6 в заявляемом приборе усиления сверхширокополосных сигналов динамический диапазон усиления обеспечивается на 10-20 дБ больше, чем в известных аналогах и устройстве-прототипе.

В результате заявленное техническое решение обеспечивает усиление сверхширокополосных гидроакустических сигналов в полосе частот более 11 октав (по поддиапазонам НЧ - 4,5 октавы, СЧ - 4 октавы, ВЧ - 3,5 октавы), что кратно превышает возможности аналогов и устройства-прототипа, где полоса частот не превышает 2-3,5 октавы. При этом достигается требуемая равномерность АЧХ выходного напряжения при расширении динамического диапазона усиления более чем на 10 дБ в условиях повышения энергетической эффективности при двукратном уменьшении динамических потерь энергии.

Разработан опытный образец прибора усиления сверхширокополосных гидроакустических сигналов. Результаты испытаний блоков усилителей мощности подтвердили достижение заявленного технического результата, необходимого для создания специализированного гидроакустического измерительного комплекса.

Изобретение относится к области усилительной техники. Технический результат заключается в расширении полосы частот заявленного прибора, повышении его энергетической эффективности путем двукратного повышения энергетической эффективности в верхней части каждого из частотных поддиапазонов, обеспечении равномерности АЧХ с изменением выходного напряжения. Для этого предложен прибор усиления излучающего гидроакустического тракта, содержащий блок управления, блок силового электропитания, выполненный на управляемом источнике питания требуемой мощности, устройство сопряжения по шине входного сигнала, включающее полосовые фильтры соответствующих поддиапазонов НЧ, СЧ, ВЧ, три усилителя мощности: низкочастотный усилитель мощности, среднечастотный усилитель мощности и высокочастотный усилитель мощности, каждый из которых включает соответствующие модификации предварительных усилителей, широтно-импульсного модулятора, ключевых усилителей мощности, диодного сумматора, сервисного источника питания и согласующего устройства, а также блок коммутации, включающий коммутаторы для подключения соответствующей нагрузки из ряда излучателей НЧ, СЧ и ВЧ поддиапазонов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Прибор усиления излучающего гидроакустического тракта, содержащий блок силового электропитания, блок управления, вход которого подключен к шине управления, а также усилитель мощности, содержащий предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, два ключевых усилителя мощности, диодный сумматор, сервисный источник питания и согласующее устройство, выходы которого соединены с выходом усилителя мощности, а первый и второй вход - с выходами соответствующих ключевых усилителей мощности, шины электропитания которых подключены через диодный сумматор к выходу источника сервисного электропитания, а входы к соответствующим выходам широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, подключенного входом к входу усилителя мощности, соединенного с выходом блока управления, отличающийся тем, что в него введены второй и третий усилители мощности, по составу аналогичные первому, устройство сопряжения и блок коммутации, причем первый усилитель мощности выполнен низкочастотным (НЧ), с возможностью работы в поддиапазоне от 0,1 до 10 кГц, второй усилитель мощности - среднечастотным (СЧ), с возможностью работы в поддиапазоне от 5 до 80 кГц, третий усилитель мощности - высокочастотным (ВЧ), с возможностью работы в поддиапазоне от 50 до 300 кГц, посредством соответствующего выполнения входящих в каждый усилитель мощности предварительного усилителя, широтно-импульсного модулятора, обоих ключевых усилителей мощности, диодного сумматора, сервисного источника питания и согласующего устройства, при этом устройство сопряжения содержит три полосовых фильтра, соответственно низкочастотного (НЧ), среднечастотного (СЧ), высокочастотного (ВЧ) поддиапазонов, входы которых соединены с входом устройства сопряжения, подключенным к шине входного сигнала, а выходы через соответствующие выходы устройства сопряжения с входами НЧ, СЧ, ВЧ усилителей мощности, входы управления которых подключены к соответствующим выходам блока управления, причем блок коммутации содержит первый, второй и третий коммутаторы, и выходы первого, второго и третьего усилителя мощности соединены с соответствующими входами первого, второго и третьего коммутаторов, выходы которых являются выходами НЧ, СЧ, ВЧ поддиапазонов прибора усиления соответственно, а входы электропитания второго и третьего усилителя, соединенные с входами соответствующих диодных сумматоров, подключены к выходу блока силового электропитания.

2. Прибор усиления по п. 1, отличающийся тем, что в состав согласующего устройства, входящего в НЧУМ, введены первый и второй трансформаторы, каждый из которых имеет по две первичных и вторичных обмотки, а также первые и вторые, входные и выходные реле, причем первичные обмотки первого и второго трансформатора через первое и второе входные реле соединены с первым и вторым входами согласующего устройства, а вторичные обмотки первого и второго трансформатора через первое и второе выходные реле подключены к выходам согласующего устройства.

3. Прибор усиления по п. 1, отличающийся тем, что широтно-импульсные модуляторы каждого из НЧ, СЧ, ВЧ усилителей содержат дополнительно еще два канала широтно-импульсной модуляции, выходы которых попарно присоединены к входам соответствующих первого и второго ключевых усилителей мощности, выполненных по двухканальной схеме каждый.