Impedance Matching Network of Passive Coupler with Coaxial Cable for Airborne Sonar Applications

Red de adaptación de impedancias de acoplador pasivo con cable coaxial para aplicaciones de sonar aerotransportado

Se propone una metodología de diseño para implementar una red de adaptación de impedancias en un sistema de transmisión acústica submarina de alta potencia con el fin de minimizar la pérdida de potencia a través de cables largos. Para ello, se ha desarrollado un modelo de circuito eléctrico equivalente de parámetros agrupados para analizar el sistema de transmisión junto con varios acopladores y desacopladores introducidos para la transmisión simultánea de datos y corriente continua junto con corriente alterna de alta potencia. Se han estudiado los efectos de estos acopladores en el rendimiento final del sistema y se han compensado modificando adecuadamente las líneas de adaptación de impedancias (ML). Las líneas de adaptación de impedancias adecuadas aumentan significativamente la potencia en unos 300 vatios y mejoran el factor de potencia hasta el 100%.

1. INTRODUCCIÓN

La transferencia de potencia desde una unidad amplificadora de a bordo a un proyector situado en una unidad remota a través de un largo cable coaxial de un solo núcleo es una de las cuestiones fundamentales en el diseño de sistemas de sonar aerotransportados. La pérdida de potencia se debe principalmente a la atenuación en el cable, que aumenta con el incremento de la frecuencia y la longitud del cable [1, 2]. Además, el desajuste de impedancias eléctricas entre el cable y el transductor y entre el amplificador de potencia y el cable provoca la reflexión de la energía eléctrica en el amplificador de potencia, lo que causa una degradación indeseable del rendimiento del sistema [3]. La pérdida de potencia debe compensarse adecuadamente para obtener un rendimiento óptimo del sistema.

En el presente caso, el cable tiene dos interfaces, una con el amplificador de potencia en el extremo a bordo y otra con el transductor en el extremo remoto. La adaptación de impedancias en estas interfaces se ha llevado a cabo en el presente trabajo mediante la implementación de un modelo de circuito equivalente de parámetros lumped. En las aplicaciones de sonar aerotransportado, además de la transmisión de señales acústicas, se transmiten simultáneamente datos de alta velocidad y corriente continua de alto voltaje a través del mismo cable. El escenario anterior puede implementarse utilizando un esquema de acoplamiento basado en relés o en filtros pasivos [4]. En el esquema de acoplamiento basado en relés, es necesario conmutar frecuentemente el cable para la transmisión de potencia y CC y datos. Cuando se conmuta el cable para la transmisión de alta potencia, no debe haber suministro de CC en el lado remoto. Para una transmisión adecuada de datos a alta velocidad, debe haber alimentación continua en el lado remoto.