автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование энергетически эффективных методов формирования выходных сигналов в радиопередающих устройствах с амплитудной и однополосной модуляцией



V» На правах рукописи

Топталов Сергей Игоревич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ В РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ С АМПЛИТУДНОЙ И ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Специальность: 05. 12. 17,-Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург- 1998

Работа выполнена в Санкт- Петербургском государственном электрот« ческом университете (ЛЭТИ).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Томашевич С. В. кандидат технических наук, доцент Ткаченко Д. А.

Ведущая организация- Российский институт мощного радиостроения

Защита диссертации состоится " / "1998 г. в /О часов на седании диссертационного совета Д 063.36.03 Санкт- Петербургского госуда] венного электротехнического университета (ЛЭТИ) по адресу: 197376, Санкт Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

Егорова С. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные вещательные и ряд специальных ра-гапередатчиков имеют выходную мощность порядка десятков и сотен киловатт, юбое усовершенствование, направленное на увеличение к. п. д., позволяет полу-1ть значительный экономический эффект. Задачу улучшения энергетической эфективности в современных передатчиках следует решать с учетом требований андартов к величине нелинейных искажений и к уровню внеполосных излуче-ш. Важным также является вопрос надежности устройства.

До последнего времени наилучшим к. п. д. обладали передатчики с широт-»-импульсной модуляцией. ШИМ применяется практически во всех средневол-(вых передатчиках. К недостаткам этого способа формирования выходного сиг-ла можно отнести необходимость использования в выходном каскаде таких пе-датчиков мощных электровакуумных приборов. Это не позволяет использовать ^имущества современной полупроводниковой элементной базы.

В транзисторных передатчиках с выходной мощностью больше нескольких тен ватт усилители оконечного каскада строятся по блочно- модульному принту. При типовом варианте построения таких устройств осуществляется сложе-:е мощностей отдельных транзисторных усилительных модулей, работающих в ассе В. Кроме достоинств, обусловленных применением полупроводниковой смешной базы, такие передатчики обладают лучшей надежностью по сравне-то с ламповыми. Выход из строя одного или части усилительных модулей придет к ухудшению характеристик передатчика, но не приведет к полной потере э работоспособности.

Однако, энергетическая эффективность таких устройств соответствует п. д. ламповых передатчиков, работающих в классе В.

В настоящее время наиболее полно достоинства вышеизложенных принци-в построения сочетаются в передатчиках с цифровым формированием огибаю-:й сигнала (ЦФОС). Сущность данного метода заключается в формировании ходного сигнала путем сложения мощностей высокоэффективных ключевых илителей. При этом количество усилителей, отдающих мощность в нагрузку, ределяется амплитудой модулирующего сигнала в каждый момент времени.

Несмотря на ряд достоинств, метод ЦФОС нашел применение только в весельных передатчиках СВ- диапазона с амплитудной модуляцией (АМ). От-ытым остается вопрос о возможности использования цифровой модуляции в

передатчиках КВ- диапазона с АМ и при формировании сигнала с одной боков полосой (ОБП).

Анализ публикаций и проведенное патентное исследование говорят о зш тересованности ряда отечественных и зарубежных организаций данным методе Однако, в литературе отсутствует однозначное толкование ответа на вопро< возможности использования рассматриваемого метода в передатчиках КВ- диш зона. Не определены частотные ограничения. В литературе достаточно полно р смотрен вопрос особенностей построения ключевых генераторов, но отсутств] четкое определение требований к ним при использовании в передатчиках ЦФОС. Практически полностью отсутствует анализ работы схемы сложен мощностей разрядных генераторов. Не проведен анализ возможности использо ния метода ЦФОС в передатчиках с ОБП .

Цель работы. Таким образом, целью настоящей работы является иссле, вание метода ЦФОС, как способа формирования выходного сигнала, и особен] стей построения передатчиков, использующих этот принцип для различных ч тотных диапазонов.

В соответствии с этим задачи реферируемой диссертационной работы мо] быть сформулированы следующим образом:

1. Изучить особенности построения оконечных каскадов усилителя мощ ста передатчиков с ЦФОС основываясь на существующих образцах, публикащ в литературных источниках и патентах.

2. Определить значения качественных характеристик передатчиков, испо. зующих цифровой метод формирования огибающей.

3. Исследовать влияние схемы сложения мощностей на работу оконечн< усилителя мощности.

4. Разработать способы улучшения качественных характеристик рассмат] ваемых передатчиков.

5. Выработать рекомендации по построению устройства сложения для пе датчиков КВ- диапазона с ЦФОС.

Методы исследования. Исследования проводились путем анализа мате тической модели устройства. Для разработки модели за основу взяты эксперим тальные данные, полученные в результате макетирования оконечного каскада редатчика. Математическая модель разработана с использованием теории од родных и неоднородных длинных линий. Результаты эксперимента, проведенн на математической модели устройства, соответствуют результатам, полученн

)и исследовании макета. Вывод подтверждается актом внедрения результатов ¡следования.

Научная новизна. По мнению автора новым является анализ работы уст-шетва сложения мощностей ключевых генераторов без их развязки, разработка шенерной методики расчета такого устройства, выработка рекомендаций по по-роению устройства сложения для передатчиков КВ- диапазона.

Теоретическая значимость. Теоретическим результатом исследования яв-[ется вывод соотношений, позволяющих анализировать процессы в системе тчмирования мощностей отдельных генераторов. Разработанная методика по-оляет применять теорию длинных линий для анализа процессов в устройстве южения. Прикладным значением выведенных соотношений является формули->вка требований к элементам устройства сложения, обеспечивающих необходи-ые значения качественных характеристик передатчика и заданную надежность [боты разрядных генераторов.

Реализация результатов. Предложенная методика расчета устройства южения и результаты проведенного в ходе диссертационной работы исследова-1Я реализованы при разработке оконечного усилителя мощности средневолново-| передатчика в Российском институте мощного радиостроения. Реализация под-«рждена актом внедрения результатов исследования.

Апробация результатов. Основные результаты докладывались на серии >нференций: научно- технических конференциях профессорско- преподаватель-:ого состава СПГЭТУ 1991- 1998 г., на научно- технических межвузовских конвенциях в Государственной морской академии им. адмирала Макарова в '96 г., 1997 г., на 52-й научно- технической конференции НТОРЭ и С в 1997 г., >етьем международном симпозиуме по ЭМС и экологии ( ЭМС-97 ) в 1997г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них ща- тезисы доклада на 52-й НТК НТОРЭ и С в 1997 г. и 6 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из вве-:ния, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 76 щменований. Основная часть изложена на 156 страницах машинописного тек-а. Работа содержит 61 рисунок и 2 таблицы.

По результатам проведенного исследования автор выносит на защиту:

1. Математические модели различных вариантов устройства сложения.

2. Анализ процессов в устройстве сложения передатчика с ЦФОС.

3. Обоснование требований к отдельным функциональным узлам пере-1тчика.

4. Методику оценки качественных характеристик передатчика.

5. Методику расчета устройства сложения.

6. Рекомендации по построению устройства сложения для передатчик КВ- диапазона с АМ и ОБП.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и сформулированы основга цели и задачи диссертационной работы.

В первой главе рассматриваются различные варианты цифрового формир вания выходного сигнала, особенности построения оконечного усилителя моще сти (УМ) передатчика с ЦФОС. Проанализированы особенности построения ус лительных модулей, используемых в передатчиках. Определены требования ним, условия нормального функционирования. Выбрана оптимальная схема кл чевого усилителя для работы в оконечном УМ рассматриваемого передатчика.

- Формирование выходного сигнала в передатчиках с ЦФОС может осущес вляться двумя способами. В первом в синтезаторе формируется полный сигнал, усилителе мгновенные значения усиливаемого сигнала квантуются по 2К* урс ням, где М-число усилителей, работающих в высокоэффективном (близком ключевому ■ или импульсному) режиме. Выходные напряжения этих усилител различны и находятся в соотношении 1:2:4:8... 2Ш, а результирующий выхс ной сигнал образуется путем сложения мощностей работающих в данный моме усилителей. Управление работой усилителей производится от АЦП, преобразу щего уровни усиливаемого входного сигнала в двоичный М - разрядный паре лельный код. Предлагаемый способ формирования сигнала обладает рядом щ имуществ по сравнению с традиционными. В частности, теоретически возмож получить абсолютно линейную амплитудную характеристику усилителя за сч введения поправок в квантующую шкалу АЦП. Использование высокоэффеют ных режимов работы усилителей позволяет существенно повысить к. п. д. Еле ный способ построения, параллельная работа усилительных модулей позвош улучшить надежность устройства.

Однако для реализации рассмотренного усилителя потребуются мощн транзисторы с граничной частотой /г » 400 -5-600МГц. Это является определенш препятствием для практического внедрения предложенного способа формиро) ния выходного сигнала радиопередатчика.

Более перспективным является другой вариант формирования выходного ;игнала. Этот способ разработан и запатентован корпорацией "Harris". Он заюпо-[ается в цифровом преобразовании огибающей, а не сформированного сигнала в *елом. Данная технология впервые применена в СВ- передатчиках фирмы "Harris" :ерии DX.

Процесс цифровой модуляции происходит в четыре этапа. Первоначально сз сформированного AM сигнала выделяется несущая и частота модуляции. Затем вуковой сигнал преобразуется в цифровой поток данных. На третьем этапе циф-ювые данные от преобразователя кодируются с целью получения цифровых чправляющих сигналов, необходимых для управления работой канальных усили-елей. На четвертом этапе цифровой сигнал на выходе модуляционного коди-|ующего устройства индивидуально подключает и отключает каждый из ВЧ уси-[ителей мощности.

Модуляция осуществляется подключением только такого числа канальных }Ч усилителей, которое необходимо для излучения передатчиком ВЧ мощности, ребуемой в какой-то момент времени.

В зависимости от особенностей реализации оконечного усилителя мощности передатчика с ЦФОС рассмотрены несколько способов формирования выход-гых квантованных сигналов. Простейшей является реализация путем сложения ющностей п однотипных генераторов.

Мгновенному значению входного низкочастотного сигнала будет соответ-твовать определенное количество высокочастотных усилителей, отдающих мощ-юсть в нагрузку. Достоинством такой реализации является простота. Недостат-:ом - необходимость использовать большое число усилителей. Также жесткая гривязка числа усилителей к количеству требуемых уровней может привести к ^полному использованию по мощности канальных усилителей при заданной вы-одной мощности передатчика. Из-за этих недостатков рассмотренный метод юрмирования выходного сигнала не нашел широкого практического применения.

Указанные недостатки можно устранить применяя разрядные генераторы, ющность которых изменяется по двоичному закону. В рассматриваемой схеме правление разрядными генераторами осуществляется АЦП. Так как их выходные ющности изменяются по двоичному закону, на выходе схемы сложения можно юлучить квантованный сигнал с количеством ступенек 2°. Таким образом может ¡ыть решена проблема уменьшения нелинейных искажений, вызванных ступен-[атой формой сигнала. Недостатком такой реализации будет появление искаже-

ний за счет выбросов сформированной огибающей сигнала. Этот недостаток н кладывает существенные ограничения на возможность практической реализат таких усилителей.

В плане уменьшения нелинейных искажений, вызванных квантовашн огибающей, интересным является использование гибридной модуляции. АМ си нал формируется путем суммирования маломощного АМ сигнала с сформир ванным цифровым. Как показали проведенные эксперименты, этот способ оказа ся трудно реализуемым. Причиной оказалась сложность временной синхрониз ции аналогового и цифрового каналов.

Указанного недостатка можно избежать, используя цифровое формирован] разностного сигнала. В данном случае разностный сигнал будет цифровой а проксимацией аналогового сигнала. Формируя таким образом выходной сигна возможно получить требуемую разрешающую способность (количество "ступ нек") при отсутствии больших провалов в амплитудной характеристике.

В состав рассматриваемого передатчика входит большое число усилител ных модулей. Эти функциональные узлы будут во многом определять основш характеристики передатчика. Основным направлением повышения к. п. д. усил телей является применение ключевого режима. Простота технической реалиэ ции, высокий электронный к. п. д. таких усилителей делает их наиболее перспе тивными для использования в оконечных УМ передатчиков с ЦМ.

Наиболее полно требованиям, предъявляемым к канальным усилителям, с вечает усилительный каскад представляющий коммутирующий ключевой усил тель на четырех мощных полевых транзисторах с мостовым соединением. Недо татком данной схемы является возникновение сквозного тока через транзистор сильно влияющего на надежность устройства.

Во второй главе рассмотрены общие принципы преобразования аналог вых сигналов в цифровые. Определен уровень нелинейных искажений, возн кающих за счет особенностей функционирования цифрового передатчика. Оце» возможный частотный диапазон применения цифровой модуляции с учетом б: стродействия АЦП. Определено влияние разброса параметров транзисторов рг рядных генераторов и напряжений источников питания на уровень нелинейш искажений.

Преобразование сигнала может выполняться двумя способами: дискрет зацией или квантованием. В случае дискретизации непрерывные величины зам няют решетчатой функцией. При квантовании непрерывную величину заменя*

герией уровней. В обоих случаях осуществляется нахождение числа эквивалент-гого уровню аналогового сигнала. Применительно к рассматриваемому УМ это 1исло будет соответствовать количеству генераторов, отдающих мощность в нагрузку.

После преобразования сигнал будет представлять последовательность им-тульсов промодулированных по амплитуде. Это приведет к появлению высших 'армоник в выходном сигнале. Определяющее воздействие на уровень нелиней-шх искажений оказывает величина " ступенек " квантования. Установлено, что хля получения уровня высших гармоник менее - 30 дБ, необходимо иметь частоту дискретизации в 10 раз превышающую частоту исходного сигнала.

На практике разброс параметров формирующих импульсов не позволяет юстигнуть теоретически возможного минимума нелинейных искажений. Принятой флюктуации является разброс напряжений источников питания и параметров транзисторов.

Количественная оценка влияния нестабильности импульсов на уровень не-гинейных искажений позволила определить требуемое количество " ступенек " гвантования. Флюктуация образующих импульсов практически перестает сказы->аться при количестве уровней квантования больше 30.

Несмотря на потенциальную высокую линейность усилителя с цифровым [юрмированием огибающей, при ограниченном числе уровней квантования появ-[яется необходимость разработки специальных мер по уменьшению нелинейных (скажений, возникающих в процессе усиления.

В третьей главе производится анализ работы различных схем сложения ющностей разрядных генераторов. Определен уровень нелинейных искажений фи формировании выходного сигнала, вносимый схемой сложения. Произведена щенка влияния схемы сложения на работу разрядных генераторов. Проанализи-ювано влияние высших гармоник тока в устройстве сложения на работу усилите-[Я мощности.

В транзисторных передатчиках, построенных по блочно-модульному прян-шпу, для сложения мощностей отдельных усилителей могут использоваться сле-1ующие типы устройств сложения:

1. мостовая схема,

2. параллельная трансформаторная схема,

3. последовательная трансформаторная схема.

Очевидным преимуществом мостовых схем сложения является устранен: взаимного влияния канальных усилителей и обеспечение постоянства их натру ки. При формировании сигнала в рассматриваемом УМ это позволяет снизи требования к конструкции усилительных модулей. Недостатком мостовых схе является зависимость к. п. д. системы суммирования от числа подключеннь канальных усилителей.

Рассеивание части мощности активных разрядных генераторов на баллас ных резисторах мостовой схемы при формировании выходного сигнала привел к снижению суммарного к. п. д. Если в УМ использовать усилительные модули теоретическим к. п. д. равным 1, то энергетическая эффективность устройства б дет целиком определяться схемой сложения. К. п. д. УМ при таком построен! будет соответствовать усилителю, работающему в классе В.

Достоинства мостовых схем целесообразно использовать при проекторов нии цифровых передатчиков с разрядными генераторами, работающими в лине ном режиме. При этом улучшается температурный режим работы транзисторо так как часть выделяемой на них мощности будет рассеиваться на балластных р зисторах.

Если на первое место ставить требование высокой энергетической эффе тивности, то рассмотренный вариант построения схемы сложения в передатчик с ЦМ использовать не целесообразно. Несмотря на ряд достоинств мостовь схем, наиболее перспективными являются устройства сложения без взаимнс электрической развязки отдельных входов.

В радиопередатчиках с цифровым формированием огибающей сигнала да сложения мощностей транзисторных разрядных генераторов обычно используеп последовательная трансформаторная схема. Для разработки математической м^ дели одно звено системы сложения мощности последовательного типа мода трактовать,как звено фильтра нижних частот - искусственной длинной лини. Р активности фильтра образованы индуктивностью рассеяния и межобмоточнс емкостью трансформатора устройства сложения. При такой модели разрядные г нераторы оказываются включенными последовательно в искусственную длинну линию. Реализация такого устройства возможна при использовании усилительнь модулей имеющих низкое выходное сопротивление в "пассивном" ( не отдаюпц мощность в нагрузку) состоянии. Использование мостовых схем разрядных ген раторов на полевых транзисторах позволяет решить эту задачу.

Для каждого отдельно взятого генератора схемы устройство сложения об-зует два участка искусственной длинной линии. Один короткозамкнутый, дру-й- нагруженный на сопротивление нагрузки ZK.

Общая электрическая длина эквивалентной устройству сложения длинной [нии ©fj, электрическая длина короткозамкнутого участка -Оп, нагруженного-©!-[- общее количество генераторов.

Так как выходное напряжение каждого из генераторов имеет прямоуголь-ю форму, то задача фильтрации выходного сигнала возлагается на цепь связи ¡жду последовательно соединенными вторичными обмотками трансформаторов собственно нагрузкой.

Ток в выходном контуре от действия п- го генератора:

' Uk £„ cos0„ ¡ь. ~ ------= ехр( т. )

где:

cos©.

cosQ^Ri+iXi+Wtg®»)2

Из соотношений следует, что фазовый угол тока в нагрузке (относительно вы ЭДС генератора) не зависит от местоположения генератора в системе сло-:ния. Следствием этого является очень важный вывод о том, что система сложе-я не приводит к появлению паразитной фазовой модуляции сигнала в процессе »дуляции при любом сопротивлении нагрузки, а поэтому не зависит и от на-ройки нагрузочного контура. Следовательно, устройство может быть использо-но для построения радиопередатчиков с ОБП.

Сложение мощностей разрядных генераторов может осуществляться путем раллельного соединения выходных обмоток высокочастотных трансформатов. При этом эквивалентная устройству сложения длинная линия образуется па-зитными индуктивностями проводов, соединяющих вторичные обмотки транс->рматоров и межобмоточными емкостями. Сделан вывод о дуальности парал-льной и последовательной схем сложения.

Однако в параллельной схеме суммирования в нагрузке складываются токи цельных модулей. При этом они не должны зависеть от числа "активных" (т. е. дающих в нагрузку мощность) усилителей. Поэтому модули должны иметь вы-

сокое выходное сопротивление, как в активном состоянии, так и при выводе него. Для осуществления этого источник питания ключевых усилителей дол» быть генератором тока. Сложность обеспечения питания постоянным током итоге делает эту схему трудно реализуемой.

В работе проведен анализ влияния параметров элементов, составляют схему сложения, на характеристики передатчика. Установлено, что зависимое проводимости передачи от местоположения генератора приводит к появлеш нелинейности в амплитудной модуляционной характеристики всего усилителя.

Если принять распределенную модель системы сложения, модуляциош характеристика определится интегралом с переменным верхним пределом, где фактически является числом активных генераторов :

/,= (1/^0= (-АЕ"С05е" ¿0 =

о г о,,. с<хв^г<к2+(хк+1У щвы)2

: = / ЯП0, »

где:

0М С05&^Я/+(Х,+Н'1&е,)г

0Л. соб0„

- амплитуда образующей синусоиды.

Анализ модуляционной характеристики позволил дать количественнг оценку нелинейных искажений выходного сигнала, вносимых схемой сложения СВ- диапазоне эта величина соответствует требованиям стандартов. При перехс в КВ- диапазон требуется разработка специальных мер, направленных на енш ние уровня нелинейных искажений.

Еще одной важной характеристикой системы суммирования является вх< ное сопротивление, ощущаемое каждым из генераторов. Эта величина будеп значительной степени определять надежность работы усилительных модулей, т как сквозной ток через транзисторы зависит от характера нагрузки. Мерой эт( сопротивления может быть ток в линии в месте включения генератора.

В результате проведенного анализа установлена зависимость сопротивлег нагрузки разрядных генераторов от параметров эквивалентной длинной лин! характера нагрузки устройства сложения, местоположения генераторов в лишп

4 числа и местоположения " активных" генераторов. Этим решена задача обос->вания требований к элементам устройства сложения исходя из заданной надеж-)сти усилительных модулей.

Математическое моделирование также показало, что коммутация транзи-оров разрядных генераторов при воздействии управляющих входных с Игнатов 'дет происходить в моменты времени не соответствующие нулевым значениям жа в устройстве сложения. Величина тока, проходящего через транзисторы в зменты их переключения, названа током коммутации.

Относительная величина тока коммутации:

где: т- номер рассматриваемого генератора,

Ьтах- максимальное значение тока в нагрузке. При работе в СВ- диапазоне значение тока коммутации может достигать -?-5/»7ти.г- При переходе в КВ- диапазон ток коммутации возрастает до значения

Переключение транзисторов разрядных генераторов при большом токе, ютекаюгцем через них, приведет к снижению надежности работы схем разряд-IX генераторов. Это говорит о необходимости разработки мер, направленных на генынение величины токов коммутации.

Проведенный анализ также позволил оценить влияние высших гармоник на боту устройства сложения. Нагрузка устройства сложения обязательно должна ладать избирательными свойствами. Это вызвано необходимостью выделения рвой гармоники из меандра, формируемого разрядными генераторами. Таким разом, нагрузка будет препятствовать прохождению высших гармоник в антен-, но, непосредственно в устройстве сложения эти гармоники будут присутство-ть. Результирующий сигнал в устройстве сложения будет результатом суммы гущей волны первой гармоники и стоячих волн высших гармоник. Для высших рмоник устройство сложения будет представлять резонансную систему, со-оящую из одной короткозамкнутой и другой- разомкнутой линии. Резкое воз-стание токов высших гармоник на частотах резонанса негативно повлияет на боту разрядных генераторов. Так как в данном случае в устройстве сложения дет протекать реактивный ток, сдвиг фазы между током и напряжением соста-

вит 90 градусов. Это значит, что коммутация транзисторов разрядных генерато] будет всегда происходить при максимальном значении токов высших гармоник частоте их резонанса. Поскольку эти токи могут превышать ток первой гармо ки, можно сделать вывод о необходимости разработки специальных мер напр ленных на уменьшение токов коммутации, вызванных указанной причиной.

В четвертой главе предлагаются способы уменьшения уровня нелинеш искажений в выходном сигнале цифрового передатчика вносимых устройсп сложения. Разработаны способы уменьшения токов коммутации транзисто; разрядных генераторов.

Проведенный анализ работы устройства сложения позволяет выработ некоторые рекомендации по уменьшению уровня нелинейных искажений ] разработке схемы оконечного усилителя мощности.

При проектировании системы сложения мощности нужно стремиться уменьшению электрической длины линии передачи, образованной суммируюп устройством. Волновое сопротивление этой линии передачи желательно им минимальным. Следует отдать предпочтение тому варианту конструкции тра форматоров, образующих линию, который обеспечит уменьшение индуктивно рассеяния даже за счет увеличения собственной емкости.

При необходимости снижения нелинейных искажений необходимо л вводить предыскажения в канале преобразования модулирующего напряжен либо выбирать порядок включения генераторов, обеспечивающий получение нейной модуляционной характеристики.

Выравнивания амплитудной характеристики можно добиться изменен! напряжений питания разрядных генераторов. Для этого нужно напряжения ш ния разрядных генераторов устанавливать по закону:

Е--Е 1 ^Е cosQw , cost)„ COS©,,

где: Eg - напряжение источника питания наиболее удаленного от нагру генератора, а £д- - наиболее близко к ней расположенного.

Однако необходимость использования большого числа источников пита с разным выходным напряжением делает этот способ трудно реализуемым практике.

В работе рассматриваются способы уменьшения токов коммутации раз; ных генераторов.

Установлено, что на величину токов коммутации оказывает влияние реак-ганое сопротивление нагрузочного контура и волновое сопротивление линии.

Изменение рассматриваемых величин не позволяет уменьшить абсолютную ;личину разницы токов коммутации крайних генераторов, но данный способ ожно применять для выбора наиболее благоприятного режима работы разрядах генераторов, учитывая особенности их конструкции.

Конструкция рассматриваемого устройства сложения позволяет осухцест-ить неодновременное включение разрядных генераторов. Произведена оценка шяния задержки включения разрядных генераторов на токи коммутации.

Наилучшего результата можно добиться введением задержки, равной элек-жческой длине основной линии от начала до места включения рассматриваемо) генератора.

Рассмотрена возможность уменьшения токов коммутации при использовали устройства сложения эквивалентного неоднородной искусственной длинной шии. Переменным параметром является волновое сопротивление.

Применение экспоненциальной линии позволяет увеличить коэффициент зредачи тока от генераторов в нагрузку. Также можно улучшить линейность входной характеристики.

Применение неоднородной линии приводит к некоторому уменьшению то-зв коммутации, но не является принципиальным решением вопроса. Это свой-~во в сочетании с изменением характера нагрузки можно использовать для леньшения токов коммутации при работе передатчика в СВ и на нижней гра-ице КВ- диапазона волн.

Несмотря на возможность получения положительных результатов при ре-ении задачи уменьшения токов коммутации данным способом, необходимо учи-.гаать значительное усложнение устройства сложения. При этом требуемых ре-'льтатов можно добиться при электрической длине линии не более 0, 6 рад.

Таким образом, приведенные способы обладают недостатками, которые не эзволяют по различным причинам полностью решать задачу улучшения качест-:шшх характеристик передатчика. Они могут быть рекомендованы к применено, в случае если электрическая длина эквивалентной линии не превышает 5 рад, что соответствует нижней границе коротковолнового диапазона волн.

Отдельно рассмотрены варианты уменьшения токов коммутации, обуслов-:нных влиянием высших гармоник тока в выходном сигнале. Увеличение тока эммутации в несколько раз, которое может иметь место на определенных часто-

тах, говорит о необходимости разработки специальных мер, направленных на ) уменьшение.

Наиболее просто указанная задача может быть решена путем соотаетс вующей настройки нагрузки устройства сложения. Этим должен быть обеспеч уход от резонанса на высших гармониках.

В противном случае необходимо определить частота, на которых возника резонанс. Разработана методика определения "запрещенных" частот настрой: передатчика.

Анализ математической модели устройства позволил найти еще од] способ решения задачи. Установлено, что высшие гармоники в сумме с перв' при определенном схемном построении и соответствующей настройке нагруз: устройства сложения, уменьшают токи коммутации. Этот способ может бы рекомендован для реализации в передатчиках КВ- диапазона.

В пятой главе выработаны рекомендации по построению устройства сл жения для цифровых передатчиков КВ- диапазона. Определены требования функциональным узлам, разработана методика расчета устройства сложения учетом требований к качественным характеристикам передатчика. Разработа специальная вычислительная программа для расчета элементов устройства сл жения и анализа его работы. Произведена количественная оценка влияния вь: ших гармоник на токи коммутации разрядных генераторов.

Задача уменьшения нелинейных искажений и токов коммутации транз сторов разрядных генераторов особенно остро встает при повышении рабоч частоты передатчика.

Одним из вариантов решения этой проблемы может быть преобразован звеньев искусственной длинной линии, эквивалентной устройству сложения, звенья полосового фильтра. Однако, рассматриваемый вариант построения у< ройства сложения на практике труднореализуем. Это объясняется необходим стью использования большого числа дополнительных конденсаторов, емкое которых должна обеспечить резонанс последовательного колебательного кот ра с индукгивностями рассеяния трансформаторов. Это приводит к неоправдан большим увеличениям размеров устройства сложения.

Приемлемым для практической реализации является вариант включен между усилительными блоками дополнительных фазосдвигающих звеньев. П этом максимальное значение тока коммутации и наибольшая нелинейность с тической модуляционной характеристики будет определяться электрическ

пинной участка искусственной длинной линии между фазосдвигающими звень-«и.

Для компенсации фазового набега могут использоваться звенья ФНЧ, ФВЧ звено чисто фазового сдвига. В общем случае могут использоваться Т- и П-эразные фильтрующие схемы.

Рассмотренные фазокоррекгирующие звенья позволяют решать задачу «еньшения токов коммутации при работе передатчика на фиксированной часто-

При построении устройства сложения для широкополосных передатчиков В- диапазона проблема может быть решена использованием сменных или пере-ночаемых блоков для связи отдельных участков устройства сложения.

На основании проведенного ранее анализа устройства сложения для корот-зволновых передатчиков, разработана методика расчета предложенной схемы, ри этом учитывается возможная работа передатчика во всем коротковолновом яапазоне волн.

Учитывая сложность и многомерность проводимых расчетов, для решения щачи, на основе приведенных соотношений, разработана специальная расчетная эограмма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе проведенной диссертационной работы решены сле-,тощие задачи:

1. Проведен анализ современных достижений отечественных и зарубеж->1Х разработчиков в области цифровой модуляции. Определены нерешенные эоблемы.

2. Рассчитаны значения качественных характеристик цифровых пере-1тчиков. Сделан вывод о возможности получения уровня нелинейных искажений г хуже, чем в передатчиках, использующих традиционные принципы построе-1Я. При этом очевидным является выигрыш цифровых передатчиков в энергети-:ской эффективности и надежности. Определены требования к стабильности на-зяжения источников питания усилительных модулей.

3. Разработана эквивалентная схема и, на ее основе, математическая мо-5ль устройства сложения. Исследовано влияние схемы сложения на работу раз-щных генераторов.

4. Разработаны способы улучшения качественных характеристик щ ровых передатчиков. Определены ограничения на применение этих способов.

5. Разработан вариант построения устройства сложения для цифрог передатчиков коротковолнового диапазона. Разработана методика расчета и, ее основе, вычислительная программа для расчета таких устройств.

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. Качественные характеристики передатчиков с цифровым формиро нием огибающей / В. В. Полевой, В. Г. Сафин, А. А. Солов1 С. И. Топталов // Радиоэлектроника в СПГЭТУ.- СПб., 1995,- с. 22-23.

2. 1 Внеполосные излучения передатчиков с цифровым формирован! огибающей / В. В. Полевой, В. Г. Сафин, А. А. Солов! С. И. Топталов // Международный симпозиум по ЭМС и электромагнит! экологии. Сборник научных докладов-СПб., 1995.- с. 85-87.

3. Топталов С. И. Цифровое формирование выходного сигнала связных радиопередатчиках различных диапазонов волн. Межвузовский c6opi научных трудов,- 1997, N 5, е.- 36-38.

4. Полевой В. В., Топталов С. И. Проектирование устройства сложе] мощностей разрядных генераторов для передатчиков с цифровой модуляци 52-я Научно-техническая конференция посвященная дню радио. Тезисы док дов.-СПб., 1997, с. 70- 71.

5. Полевой В. В., Топталов С. И. Анализ схемы сложения мощное передатчиков с цифровым формированием огибающей сигнала,- Известия ГЭ'

1996, СПб., вып.- 493, с. 52-57.

6. Полевой В. В., Топталов С. И. Уменьшение уровня внеполосных лучений передатчиков с цифровым формированием огибающей. Международа симпозиум по ЭМС и электромагнитной экологии. Сборник научных докладо] СПб.,1997,- с. 88-90.

7. Топталов С. И. Особенности конструктивного исполнения устройс сложения мощности в передатчиках с цифровой модуляцией.- Известия ГЭ'

1997, СПб., вып.- 502, с. 86- 90.

САНКТ- ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Топталов Сергей Игоревич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ В РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ С АМПЛИТУДНОЙ И ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Специальность: 05. 12.17 - Радиотехнические и телевизионные

на соискание ученой степени кандидата технических наук

системы и устройства

ДИССЕРТАЦИЯ

Работа выполнена самостоятельно

Санкт-Петербург-1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.........................................................................................5

Глава первая. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ ЦИФРОВЫХ ПЕРЕДАТЧКОВ......................18

1.1. Задачи исследования...................................................................18

1.2. Способы формирования выходных сигналов в цифровых радиопередатчиках.................................................................................................19

1.3. Особенности построения оконечных усилителей мощности передатчиков с цифровым формированием огибающей сигнала.......................................23

1.4. Особенности построения усилительных модулей................................33

1.5. Выводы.....................................................................................51

Глава вторая. КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕДАТЧИКОВ С ЦИФРОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ..............................................................52

2.1. Задачи исследования.....................................................................52.

2.2. Общие принципы цифрового преобразования аналоговых сигналов.......53

2.3. Анализ качественных характеристик передатчиков с цифровой модуляцией..................................................................................................58

2.4. Анализ влияния разброса параметров транзисторов разрядных генераторов и источников питания на величину нелинейных искажений.......................... .64

2.5. Выводы....................................................................................74

Глава треть я. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СХЕМЫ СЛОЖЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ НА РАБОТУ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ.........................75

3.1. Задачи исследования....................................................................75.

3.2. Анализ мостовой схемы сложения...................................................76

3.3. Особенности построения последовательной трансформаторной схемы сложения мощностей разрядных генераторов...............................................86

3.4. Особенности построения параллельной трансформаторной схемы сложения

мощностей разрядных генераторов........................................................97

.3.5. Анализ нелинейных искажений, вносимых схемой сложения мощностей

разрядных генераторов......................................................................100

3.6. Оценка влияния схемы сложения на работу разрядных генераторов........110

3. 7. Влияние высших гармоник на работу устройства сложения..................123

3. 8. Выводы....................................................................................127

Глава четвертая . СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИФРОВЫХ ПЕРЕДАТЧИКОВ...........................................129

4.1 Задачи исследования.....................................................................129

4. 2. Способы уменьшения уровня нелинейных искажений.........................130

4. 3. Способы уменьшения токов коммутации транзисторов разрядных генераторов..............................................................................................136

4. 4. Выводы....................................................................................156

Глава пятая. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВА СЛОЖЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ РАЗРЯДНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ПЕРЕДАТЧИКОВ КОРОТКОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА..........................................158

5.1. Задачи исследования....................................................................158

-45.2. Разработка структурной схемы устройства сложения для цифровых передат-

чиков коротковолнового диапазона.......................................................159

5.3. Оценка влияния фазосдвигающих звеньев на работу устройства сложения...............................................................................................167

5. 4. Разработка методики расчета устройства сложения............................187

5.5. Расчет элементов устройства сложения с использованием специальной расчетной программы......................................................195

5.6. Влияние высших гармоник на токи коммутации разрядных генераторов................................................................................................204

5. 7. Выводы....................................................................................210

Заключение ....................................................................................212

Список литературы...........................................................................217

ВВЕДЕНИЕ

Низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные радиовещательные передатчики обычно имеют выходную мощность на несущей частоте порядка нескольких сотен киловатт, и любое усовершенствование, которое может быть сделано для повышения к. п. д., имеет большое значение.

Для сравнительной оценки различных типов передатчиков рассмотрим различные режимы работы выходных усилителей, так как они имеют определяющее воздействие на энергетическую эффективность системы.

В классе А потенциал сетки (базы) в отсутствии входного сигнала регулируется так, что анодный ток имеет половину своего максимального значения. При полном уровне возбуждения к. п. д. составляет менее 50 %.

В классе В потенциал сетки (базы) в отсутствии входного сигнала устанавливается равным требуемому значению для отсечки анодного (коллекторного) тока. Теоретический к. п. д. составляет 78,5 %.

В классе С на сетку дается сильное отрицательное смещение. На выходе присутствует сигнал только в период, определенный утлом отсечки 0. К. п. д. также зависит от этого угла. Если 0 =60 что является значением, широко используемым на практике, то теоретический к. п. д. составляет 89,7 % при полном уровне возбуждения [10, 21].

В классе Д, усилительный элемент работает в режиме переключений. Теоретический к. п. д. в режиме переключений составляет 100 %.

На практике общий к. п. д. значительно ниже, чем теоретическое значение [76] (рис. 1).

Из режимов, используемых на практике, заслуживает внимания анодная модуляция в классе В. Последняя используется чаще всего не столько из-за своей эффективности, сколько вследствие ее эксплуатационной надежности, незначительных искажений и простоты частотной перестройки.

Значительный выигрыш в к. п. д. позволяет получить использование широт-но-импульсной модуляции [76]. Этот метод, начиная с 1967 года применяется практически во всех СВ передатчиках. Наивысший показатель к. п. д. ШИМ ламповых передатчиков составляет около 73 %. Теоретический к. п. д. -100 % (рис. 1).

На рис. 2 проводится сравнение к. п. д. процесса с ШИМ с к. п. д. анодной модуляции класса В.

Общий к. п. д. передатчика с ШИМ почти не зависит от коэффициента модуляции, тогда как при анодной модуляции класса В он резко падает при средних коэффициентах модуляции в пределах от 30 % до 40 %.

Представляет интерес еще один способ повышения энергетической эффективности - амплитудная модуляция с регулируемой несущей. В 1930-х годах это привело к тому, что был предложен способ, в котором амплитуда несущей изменялась в соответствии с коэффициентом модуляции. Этот процесс, известный как процесс НА PUG (названный по начальным буквам фамилий изобретателей) не вышел за стадию экспериментальных работ. В то время технические и экономиче-

- теоретическое значение

Рис. 1. Соотношение теоритического и практического значения к.п.д. для различных режимов работы усилителя

Рис. 2. Сравнение к.п.д. процесса с ШИМ с к.п.д. анодной

модуляции класса В.

ские факторы не позволяли регулировать уровень несущей посредством регулировки анодного напряжения [71].

В настоящее время в передатчиках с ШИМ стало возможным делать изменение мощности на несущей посредством изменения частоты амплитудно-импульсной модуляции; в результате получается ШИМ с динамическим управлением (ДШИМ) [72]. Фирма AEG-Telefunken изготовила экспериментальный передатчик с ДШИМ [73].

Хорошие энергетические показатели могут быть получены при использовании однополосной модуляции. Однако, современные вещательные приемники предназначены для приема сигналов с двумя боковыми полосами. Однополосные сигналы будут приниматься только с плохим качеством.

Европейский Союз Радиовещания провел исследования [1,75] метода, при котором может быть осуществлен переход к однополосной передаче.

Рассматривается также вопрос об использовании ШИМ передатчиков для формирования однополосных сигналов.

Обобщая сказанное, исходя из того, что наиболее широко используется анодная модуляция, можно сделать сравнение между различными системами модуляции. Для данных, приведенных на рис. 3, в качестве эталона взят передатчик, работающий в режиме модуляции класса В при мощности несущей порядка 500 кВт. При среднем коэффициенте модуляции порядка 40 % и к. п. д. порядка 60 % потребляемая от источника питания энергия составляет 900 кВт. Передатчик с ШИМ с к. п. д. на 10 % выше потребляет 771 кВт. И, наконец, передатчик с ДШИМ с не-

- анодная модуляция, класса В

- ШИМ т=0.4

-ДШИМ

- однополостный передатчик с 6-дБ ослаблением несущей

- однополостный передатчик с 12-дБ ослаблением мощности

- однополостный передатчик с переменной модуляцией огибающей (6-дБ ослаблением мощности несущей)

- однополостный передатчик со сжатой несущей

500 1000 1500 2000 Рпм» ^

Рис. 3. Сравнение энергетической эффективности различных систем модуляции.

Рис. 4. Обобщенная структурная схема цифрового передатчика.

сущей порядка 60 % наблюдается экономия приблизительно половины мощности несущей, а мощность боковой полосы остается неизменной. Источник питания должен обеспечивать только 414 кВт, что меньше, чем мощность одной ВЧ несущей в передатчике с анодной модуляцией класса В.

При современной стоимости электроэнергии 240 рублей за кВт/ ч, годовая экономия составит 102 тысячи рублей на март 1998 г.

В противоположность этому, переход к однополосным передачам имеет значительно меньшее преимущество и едва оправдывается, если требуется обеспечить фактическую совместимость во время переходного периода от двухполосных сигналов к однополосным. Даже однополосный передатчик с модуляцией огибающей и 6-дБ ослаблением мощности несущей будет потреблять 1160 кВт. Преимущества системы однополосных передач не станут очевидными до тех пор пока не закончится переходный период, когда можно будет предположить, что специальные приемники для однополосных передач будут использоваться.

При 12 дБ ослаблением мощности несущей и при модуляции огибающей потребляемая энергия будет составлять только одну шестую часть той энергии, которую потребляет передатчик с анодной модуляцией класса В.

Таким образом, обобщая сказанной, в настоящее время следует отдать предпочтение широтно- импульсной модуляции при построении мощных связных передатчиков в средневолновом диапазоне волн. К недостаткам этого способа формирования выходного сигнала можно отнести необходимость использования в оконечном усилителе мощности таких передатчиков мощных электровакуумных прибо-

ров. Это не позволяет использовать преимущества современной полупроводниковой элементной базы.

В транзисторных передатчиках с выходной мощностью больше нескольких сотен ватт усилители оконечного каскада строятся по блочно- модульному принципу. При типовом варианте построения таких устройств осуществляется сложение мощностей отдельных транзисторных усилительных модулей, работающих в классе В. Кроме достоинств, обусловленных применением полупроводниковой элементной базы, такие передатчики обладают лучшей надежностью по сравнению с ламповыми. Выход из строя одного или части усилительных модулей приведет к ухудшению характеристик передатчика, но не приведет к полной потере его работоспособности.

Однако, энергетическая эффективность таких устройств соответствует к. п. д. ламповых передатчиков, работающих в классе В.

Таким образом, актуальной является задача построения передатчика сочетающего высокий к. п. д. (не хуже, чем в передатчиках с ШИМ) с достоинствами блочно- модульного принципа построения транзисторных передатчиков.

Следующим шагом в проектировании высокоэффективных радиопередатчиков стали цифровые методы формирования выходного сигнала.

В настоящее время новой системой генерирования AM сигнала высокого качества является цифровая амплитудная модуляция. Эта новая система модуляции была представлена в 1987 году корпорацией Harries [67]. Данный способ цифровой модуляции в сочетании с другими идеями проектирования позволяет довести об-

щий к. п. д. до 86 %. Новые идеи в проектировании передатчиков, в свою очередь, позволяют значительно улучшить частотную характеристику, уровни гармоник и интермодуляционных искажений, а также случайную квадратурную модуляцию.

Обобщенная структурная схема цифрового передатчика приведена на рис.

4.

Из исходного АМ сигнала выделяется ВЧ и НЧ составляющие. После усиления ВЧ- составляющая поступает на делитель мощности и затем на входы ключевых генераторов. ИИ- составляющая сигнала поступает на вход АЦП, с выхода которого снимается сигнал, управляющий работой ключевых генераторов. Выходы усилителей соединены со схемой сложения мощностей, где формируется выходной сигнал. Уровень выходного сигнала в каждый момент времени будет определяться количеством усилителей, отдающих мощность в нагрузку, т.е. соответствовать огибающей исходного сигнала. В данном случае усилители совместно со схемой сложения образуют мощный ЦАП. В рассматриваемом устройстве сочетаются достоинства ключевого режима, позволяющего получать высокий к. п. д., и блочно- модульного принципа построения транзисторных передатчиков.

Обобщенная структурная схема цифрового передатчика приведена на рис. 4. Из исходного АМ сигнала выделяется ВЧ и НЧ составляющие. После усиления ВЧ- составляющая поступает на делитель мощности и затем на входы ключевых генераторов. НЧ- составляющая сигнала поступает на вход АЦП, с выхода ко- • торого снимается сигнал, управляющий работой ключевых генераторов. Выходы усилителей соединены со схемой сложения мощностей, где формируется выходной

сигнал. Уровень выходного сигнала в каждый момент времени будет определяться количеством усилителей, отдающих мощность в нагрузку, т.е. соответствовать огибающей исходного сигнала. В данном случае усилители совместно со схемой сложения образуют мощный ЦАП. В рассматриваемом устройстве сочетаются достоинства ключевого режима, позволяющего получать высокий к. п. д., и блочно-модульного принципа построения транзисторных передатчиков.

Метод цифровой амплитудной модуляции позволяет заменить модулятор на скоростной АЦП, цифровое модуляционное кодирующее устройство и мощный ЦАП. Это позволяет исключить традиционно используемый модулятор и существенно повысить к. п. д. всего устройства.

Практическую реализацию данный способ формирования сигналов получил только в передатчиках СВ- диапазона серии ЭХ, выпускаемых корпорацией Наглее. (.'Габл. 1)

Открытым остается вопрос использования цифровой модуляции в КВ- диапазоне и при формировании однополосных сигналов. Это направление исследований в настоящее время актуально.

Данный вывод сделан на основе анализа публикаций в отечественных и зарубежных литературных источниках и проведенного патентного исследования. Отсутствует однозначное толкование ответа на вопрос о возможности использования рассматриваемого метода в передатчиках КВ- диапазона. Не определены частотные ограничения. В литературе достаточно полно рассмотрен вопрос особенностей построения ключевых генераторов, но отсутствует четкое определение требований к

Таблица 1

модель. диапазон изменения выходной мощности коэффициент полезного действия частотный диапазон

ОХ 10 1-11 кВт 84% 531-1705 кГц

ВХ 15 2-15 кВт 84% 531-1705 кГц

ВХ 25 10-27,5 кВт 83% 531-1705 кГц

ЭХ 50 10-60 КВТ 83% 531-1705 кГц

ОХ 100 20-100 кВт 83% 531-1705 кГц

ЭХ 300 30-300 кВт 83% 525-1605 кГц

БХ 2002100 83% 531-1605 кГц

ним при использовании в цифровых передатчиках. Практически полностью отсутствует анализ работы схемы сложения мощностей разрядных генераторов. Не проведен анализ возможности использования метода цифровой модуляции в передатчиках с ОБП модуляцией.

Целью настоящей работы является исследование цифровой модуляции, как способа формирования выходного сигнала, и особенностей построения передатчиков, использующих этот принцип для различных частотных диапазонов.

В соответствии с этим в ходе диссертационной работы необходимо решить следующие основные задачи:

1. Изучить особенности построения оконечных каскадов усилителя мощности цифровых передатчиков основываясь на существующих образцах, публикациях в литературных источниках и патентах.

2. Определить значения качественных характеристик передатчиков, использующих цифровой метод формирования огибающей.

3. Исследовать влияние схемы сложения мощностей на работу оконечного усилителя мощности.

\. Разработать способы улучшения качественных характеристик цифровых передатчиков.

5. Выработать рекомендации по построению устройства сложения для цифровых передатчиков КБ- диапазона.

Исследования проводились путем анализа математической модели устройства. Для разработки модели за основу взяты экспериментальные данные получен-

ные в результате