автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Разработка автокомпенсационных устройств ослабления амплитудных искажений в трактах формирования радиосигналов

ВОРОНЕЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 62I.39S.66 : 621.372,552 : S2I.376.22 : 621.376.4

АФАНАСЬЕВ Владимир Васильевич РАЗРАБОТКА АБТОКОШЖНСАЩОШЖ УСТРОЙСТВ ОСЛАБЛЕНИЯ ^ШИТТДНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В ТРАКТАХ ¡ЮРМИРОВАНЙЯ РАДИОСИГНАЛОВ

Специальность 05.12.17 - Еадиотехшгеескяа и

телевизионные сиотемн н устройства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж 1990

/О/ ^ /

- ...

Работа выполнена на кафедре радиотехники Муромского филиала Владимирского политехнического института

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Попов П.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Волков Е.А. (г. Ростов-на-Дону)

кандидат технических наук Акимов Б.й.

(г. Воронеа)

Ведущая организация:

указана в решении специализированного совета

Зашита состоится "_"__ 1990 г, на заседании

специализированного Совета К 063.81.05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.17 Воронежского политехнического института по адресу: 394026, г. Воронеж - 26, Московский проспект, 14.

С диссертацией 1. .шно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.81.05,

кандидат технических наук, доцент

Рындан А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В радиотехнических системах при формировании радиосигналов остро стоит проблема борьбы с амплитудными искажениями высокочастотного сигнала, причинами возникновения которых могут быть нестабильности питаицих напряжений, интерференция, различные нелинейные эффекты, такие как фазо-амилитудная конверсия, явления блокирования, интермодуляции и другие . ■

В завлек,гости от.причин возникновения спектр амплитудных искажений может быть разнообразны! по форме, занимать различную полосу вокруг частоты несущего колебания и располагаться как вне, тая и внутри полоса частот полезного информационного сигнала. Наличие амплитудных искажений приводит я уменьшению мощности полезного сигнала, ухудшению селективных свойств геосистем, я увеличению уровней вяелолосного и побочного радиоизлучений, к появлению фазовых искажений полезного сигнала. Это снижает гГсмехоустоЯчпвость радаосвстем, ухудшает электромагнитную обстановку я, следовательно, усложняет задачу обеспечения электромагнитной совместимости .

Пвеотаи !'2тоди ослабления шлплитудных искажений с использованием ограничителей амплитуда, систем фильтрации, фазовой синхронизации, АРЗ*. Однако эти метода не всегда могут дать положительный эффект. Например, применение ограничителей приводит, во-первых,! к гоявленпп на его выходе значительных нелинейных искажений, что обуславливает необходимость последущей фильтрации, во-вторых, сопровождается .явлением амплитудно-фазовой конверсии. Фильтрация амплитудных иснадениЯ в области частот несущего колебания связана" с болытя техническими трудностями, особенно, при перестройке.частотн несущего колебания. Использование узкопо-лоеннх фильтров, реализованных на основе электронно-перестраиваемых реактивных элементов, сопровождается преобразованием АМ в Ш . Систем, фазовой синхронизации используются для ослабления амплитудных искажений в радиоснс темах с угловой модуляцией. Однако применение фазовой синхронизации, как и амплитудного ограничения становится принципиально невозможным, если в радиосистеме имеет место полезная ашлитудаая модуляция. 3 системах АРУ не предусматривается избирательного ослабления паразитных спектраль-

ных составляющих, что делает их использование неэффективным в ради осистемах с амплитудной модуляцией.

К одному из наиболее эффективных методов борьбы с амплитудными искажениями относится метод, основанный на принципе автокомпенсации.В основе метода лежит выделение закона паразитного отклонения амплитуда ВЧ сигнала, происходящего с той или иной скоростью, формирование из него компенсационного сигнала и воздействие последним на параметры входного ВЧ сигнала таким образом, чтобы паразитные отклонения были ослаблены.

Важной особенностью устройств, реализованных по этому методу, является способность различать как полосы частот,-так и отдельные спектральные составляющие полезного и мешающего сигналов. С ©той точки зрения в трактах управления автокомпенсационных устройств необходимо использовать различные фильтры.

Наиболее общей моделью устройств автокомпенсации является система с комбинированным управлением амплитудой, так как сочетает в себе свойства систем с замкнутым и разомкнутым управлением. Работы, выполненные по изучению комбинированной системы для ослабления амплитудных искажений, посвящены в основном изучению их характеристик, когда на входе системы действует радиосигнал с малым уровнем искажений. Остаются открытыми вопросы анализа избирательных свойств систем с произвольным типом и порядком фильтров в управляющих трактах, вопросы их исследования с различным уровнем возмущающих воздействий и произвольными характеристиками функциональных звеньев. Не разработаны алгоритмы функционирования управляющих трактов, адекватно отражающие изменения уровня входного сигнала. Не рассматриваются принципы построения и реализации систем автокомпенсации при формировании АМ и ФМ сигналов.

В связи с изложенным, разработка устройств автокомпенсации амплитудных искажений, обеспечивающих повышение качественных показателей устройств формирования радиосигналов, построенных на их основе, является актуальной задачей. Проведение таких исследований было включено в Координационный план НИР и ОКР Министерства промышленности средств связи СССР, а также в Комплексную программу разработки и производства радиоэлектронной аппаратуры на 1986-2000 года " Орбита Б-2000

Целью диссертационной работы является разработка устройств автокошеис&ции амплитудных искажений, алгоритмов и устройств формирования их управляющего сигнала, а также изучение свойств и анализ эффективности устройств <|ормиро-

вания АМ и ФМ сигналов, построенных на основе устройств автокомпенсации.

Для достижения поставленной цели были решены следувдие основные задачи :

1.Исследование характеристик обобщенной системы автокомпенсации при детерминированных и случайных амплитудных искажениях произвольного уровня.

2. Анализ избирательных свойств устройств автокомпенсации при произвольных порядках и типах фильтров в управляющих трактах.

3. Исследование компенсационных свойств при широкополосных управляющих трактах и нелинейных характеристиках звеньев устройств автокомпенсации.

4. Разработка алгоритмов синтеза устройств формирования управляющего сигнала. .

5. Численный анализ временных и спектральных характеристик при произвольных возмущающих воздействиях и характеристиках функциональных звеньев.

6. Экспериментальное исследование устройств автокомпенсации

п сравнение результатов теоретических и экспериментальных расчетов.

7. Практическая реализация устройств автокомпенсации амплитудных искажений в трактах формирования АМ и ®<1 сигналов.

Методы исследования. При выполнении работы использованы методы кошлексных амплитуд, математического анализа, статистической радиотехники, цифрового моделирования, теории автоматического управления и регулирования.

Научная новизна. Новыми являются следующие результаты диссертационной работы :

1. Выражения, свяэыванцие параметры искажений входного и выходного сигналов устройств автокошенсащга, которые справедливы при произвольных характеристиках юс функциональных звеньев и произвольных законах амплитуд и фаз воздействующих сигналов.

2. Соотношения для анализа избирательных свойств устройств автокомпенсации с произвольным типом и порядком фильтров в управляющих трактах.

3. Уравнения для исследования устойчивости таких устройств, переходных и статических характеристик.

4. Алгоритмы синтеза устройств формирования управляющего сигнала.

5. Новые структура устройств формирования АМ и ФМ сигналов с использованием принципа автокомпенсации паразитной амплитудной и фазовой модуляции.

Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в том, что разработаны практические схемы устройств компенсации паразитной и фазовой модуляции. Разработаны схемы устройств формирования АМ и ФМ сигналов с малым уровнем амплитудных и нелинейных искажений выходного сигнала, приведена методика выбора основных параметров блоков.

Предложены программа моделирования разработанных устройств, использование которых в инженерной практике позволяет численно определять величину ослабления амплитудных искажений при произвольных входных сигналах.

Получевд соотношения для инженерно-технического райчета параметров выходных сигналов предложенных устройств.

Оригинальные технические решения устройств компенсации паразитной АМ н ФМ, формирования АМ и (ИЛ сигналов, защищенные четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения.

Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы внедрены в КБ Муромского радиозавода при проведении, ОКР по проектированию радиоаппаратуры специального и бытового назначения, которые выполнялись в соответствии с Координационным планом ГОЮКР Министерства. . Устройство компенсации паразитной амплитудной и фазовой модуляции по авт. свид. 1480132 рекомендовано к опытно--промшленной проверке в КБ Муромского радиозавода.

Устройство формирования амплитудно-модулированных сигналов по авт. свид. 1524768 внедрено в Муромском филиале Владимирского политехнического института и использовано в учебном процессе по специальности 23.01 ,

Основные положения, предъявляемые

к защите

1. Структурная схема комбинированной сис-темы автокомпенсации с произвольными характеристиками Функциональных звеньев и соотношения, описывающие еэ работу.

2. Результаты анализа амплитудных, амплитудно-частотных, пе-рь-.одных характеристик, устойчивости линеаризованной модели авто-компенс£гора.

3. Выражения, связывающие параметры входного и выходного сигналов автокомпенсационных устройств при произвольных характеристиках их функциональных звеньев.

4. Алгоритмы синтеза устройств формирования управляющего сигнала при произвольных возмущающих воздействиях.

5. Результаты численного анализа спектральных характеристик устройств автокомпенсации при произвольных возмущающих воздействиях и нелинейных характеристиках звеньев.

6. Результаты экспериментального исследования избирательных и компенсационных свойств устройств автокомпенсации.

7. Устройства автокомпенсацяи амплитудных искажений в трактах формирования АМ и Ш сигналов, защищенные четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуядались на тематическом семинаре "Радиоприемная и усилительная аппаратура бытового назначения" ( г.Москва, октябрь 1986г.) , областной научно-технической конференции "Молодые ученые нородному хозяйству"( г.Владимир, 1987г.) , Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие и совершенствование устройств синхронизации в системах связи" (г.Горьки!», 1988г.) , Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления и4акустика"С г.Ленинград, 1988г.) , научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава - .Владимирского политехнического института, научных семинарах кафедры радиотехники Муромского филиала упомянутого института в 1984 - 1990гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, включая 8 статей, тезисы трех докладов на Всесоюзных конференциях, получено 4 авторских свидетельства на изобретения .

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 126 наименований и пяти приложений. Основной текст занимает 139 страниц и иллюстрируется рисунками и таблицами на 92 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная и практическая ценность работы. Перечислены основные положения, которые выносятся на защиту и краткая структура работы.

В первой главе приведен краткий анализ причин возникновения амплитудных искажений и обзор известных методов' их ослабления.

На основе полученных данных отмечается, что известные методы уменьшения амплитудных искажений базируются на использовании избирательных четырехполюсников в виде ИС~ к. ¿С - элементов, кварцевых и электромеханических фильтров, ограничителей амплитуда, синхронизированных автогенераторов, систем АРУ. Анализ таких устройств позволяет условно разделить их на две основные группы. К перх ,й относятся устройства, реализующие принцип замкнутого управления ( синхронизированные автогенераторы, ограничители амплитуда, системы АРУ с обратной связью) ; вторая группа охватывает технические реализации, осуществлявшие разомкнутое управление (пассивные АС - и ¿С - фильтры, системы АРУ прямого действия). Недостатками устройств, входящих в эти группы, являются:* во-первых, появление на их вьаоде^аыплитудао зависимых фазовых сдвигов, во-вторых, их применения неэффективно, если в радиосистеме имеет место полезная АМ .

Анализ работ, посвященных исследованию устройств автоматической компенсации ампитудных искажений, показал, что в них отсутствует анализ избирательных свойств таких устройств с про-из°ольным порядком и типоч фильтров в управляющих трактах, вопросы их исследования при произвольном уровне возмущающих воздействий и произвольных характеристиках функциональных звеньев. Кроме того, не разработаны алгоритмы функционирования управляющих трактов и принципы использования устройств автокомпенсации при формировании АМ и Ш сигналов.

Показано, что общей модельв устройств ввтокомпенсации является система с комбинированным управлением амплитудой, так как позволяет исследовать различные варианты построения таких устройств, анализировать их работу при произвольных изменениях параметров

входных сигналов и характеристиках «функциональных звеньев и наиболее обоснованно подходить к использованию их при формировании радиосигналов. Рассмотрен принцип работы и основные функциональные схемы комбинированной системы автокомленсацяи амплитудных искажений и принципы построения её управ тающих трактов в зависимости от условий практического использования.

Полученные результаты позволили сделать вывод о целесообразности исследования устройств автокомпенсации амплитудных искажений с целью определения их потенциальных возможностей, алгоритмов функционирования и возможностей практического использования при формировании Ш и Ш сигналов.

Полагая, что на входе обобщенной системы автокомпенсации действует сигнал вида ¿¿ (¿) = ц(£)с<?5[гс%й * 9? (¿)] , где Ц(1)~ изменения огибаюшей сигнала, Юс - несущая частота ,

закон фазовой модуляции, получены уравнения полностью описывающие процессы, происходящие в системе при любых формах характеристик её функциональных звеньев.

Для изучения динамических свойств устройств автокошенсации принято, что параметры входных сигналов и дестабилизирующих факторов получают приращения относительно их стационарного значения. Быходныэ параметры и управляющее напряжение получат соответствующие приращения. При разложении в ряд Тейлора характеристик функциональных. звеньев -'бобщенноЭ модели устройств автокомпенсации получены соотношения

■[("Ю %/А

{/) (. т-о

Ч'О?"'')-

('+ П)/% •[('' ЪХ" г)-« Х]'А <2>

где , X* » " соответственно четные и нечетные члены разложения функций Жр/с^УМ и ¿^'¿УЮ, представляющих собой аргументы соответственно нормированных коэффициентов передачи

цепи избирательной нагрузки и управляемого элемента УЭ ;

- коэффициенты модуляции на входе и выходе системы; •.

- нормированная крутизна и ей производные регулировочной характеристики УЭ; и,ы - управляющее напряжение; у* 4 * *...*'

* , , - соответственно обобщенная расстройка и кру-

тизна частотной характеристики избирательной нагрузки УЭ; ' 4?,) ' ф<л (' ' • Выражения (1) ,(2) использованы

для расчета !Л при произвольной величине и законе изменения М , определения коэффициента АМ-ФМ преобразования и оценки фазовых искажений выходного сигнала.

Во второй главе проведена линеаризация общих уравнений, при решении которых получены передаточные функции устройств автокомпенсации по огибающей и по фазе :

где - коэффициент передачи усилителя в цепях управления, -

- крутизна детекторной характеристики амплитудных детекторов,ил~

- амплитуда несущего колебания,И£{р)~ передаточные функции фильтров в трактах управления, I = 1,2 . 1

Передаточные функции ( 3} ,( 4 ) показывают, во-первых, что подбором значений Л^ и Л^ можно ослабить амплитудные искажения на необходимую величину, во-вторых, изменения фазы без искажений передаются на выход системы.

С помощью выражений для коэффициентов регулирования найдены амплитудные характеристики управляющих трактов и показано, что они могут быть реализованы с помощью одного или двух линейных усилителей.

Получены параметрические уравнения, позволившие найти области устойчивости устройства в плоскостях одного, двух и трех параметров, входящих в характеристические уравнения. Приведены примеры определения зон устойчивости для характеристических уравнений до десятого порядка включительно и найдено влияние параметров уравнений на величину "устойчивых" значений коэффициентов регулирования.

Для простоты анализа осуществлен переход к логарифмическим АЧХ и получены аналитические соотношения для системы избирательной

<3)

автококпенсаши с произвольным порядком и типом фильтров в управляющих трактах. Показано, что общее выражение для АЧХ системы принимает вид

Г / . ^ Я ^ I

(5)

гле Нг< = о*Г<С - м а Л-ОГ'Ж^-М- ;

4/= О

&, & - коэффициенты полиномов передаточных функций фильтров,

/г= о, 1,2,. ..т.

С помощью Г 5) найдены АЧХ устройств автокомпенсации с фильтрами верхних и нижних частот первого-десятого порядков, полосно-пропускащими и полосно-загравдающими фильтрами.

Установлено, что длительность переходного процесса определяется типом фильтра и коэффициентом регулирования • При использовании фильтров нижних частот время установления уменьшается, а с фильтром верхних частот - увеличивается в (I *Л/г) раз.

Изучены фильтрукщие свойства устройств автокомпенсации, когда на их входе действует сигнал, модулированный по амплитуде стационарным случайным процессом с равномерным энергетическим спектром. Получено общее соотношение для расчета коэффициента фильтрации с различными типами фильтров в управляющих трактах.

Третья глава посвящена исследованию свойств устройств автокомпенсации при возмущащих воздействиях произвольного уровня. С этих позиций найдена передаточная функция по огибающей обобщенной модели

' (6)

глеР* -[(г-А/Ж-(к 'КН-К мХ

2?р* бР2 ~ 2Р

С '-"^(Г'А/Х к-Ы/КМо^М- с-3/9?*;

- коэффициенты регулирования, = » 1,2,3,4 , и дока-

зано, что , несмотря на параболический характер, можно значи-

Г-

телъно ослабить уровень паразитных изменений огибающей выходного сигнала, выбирая соответствующие значения А^у .

Численный анализ спектральных характеристик обобщенной модели устройств автокомпенсации, проведенный методом 'дифрового моделирования, показал, что при произвольных возмущающих воздействиях достичь заданного ослабления амплитудных искажений не удается в силу нелинейной зависимости уровней входного и выходного сигналов. Найдена зависимость коэффициента ослабления^ детерминированной паразитной модуляции и коэффициента фильтрации при модуляции случайным процессом от параметров модулирующей 'функции. Показано, что фильтрующие свойства системы улучшаются, когда входной сигнал модулирован стационарным нормальным шумом с энергетическим спектром , где X* иУ/к^п , ьс?л - полоса шума на уровне половинной мощности по сравнению с модулирующим стационарным нормальным шумом, энергетический спектр которого равномерен в заданной полосе частот. Коэффициент ослабления Т^ минимален при синусоидальной или импульсном характере огибающей радиосигнала. Найдено влияние крутизны регулировочной характеристики , коэффициентов регулирования , , типа и порядка фильтров в трактах управления и их постоянных времени на компенсационные и избирательные характеристики автокошенсацион-ных устройств и определены численные значения этих параметров, яри которых обеспечивается допустимая степень ослабления амплитудных искажений в требуемом частотном диапазоне.

Методом численного анализа определена величина компенсации амплитудных искажений при широкополосных управляющих трактах и нелинейных характеристиках звеньев и показана возможность исследования работы устройств автокомпенсащш, когда рабочая точка любого из функциональных звеньев находится на различных участках рабочих характеристик.

Найдены алгоритмы синтеза устройств формирования управляющего сигнала, адекватно отражающие изменения уроввя сигнала на входе автокомпенсационных устройств. Принцип получения таких алгоритмов основывается на анализе ( 6) и характере зависимости Ма от М, . При = 0 из С 6) после преобразований получено

Ю нн +нгНк * К (ц*<7)

Для выполнения ( 7 ] необходимг, чтобы где Л;'/< *<=/.

Решение ( 8) с учетом параметров, входящих в выражения для М^- , позволяет находить коэффициенты ряда, которым аппроксимирована характеристика соответствующего функционального звена устройства автокомпенсации с прямой регулировкой амплитуда. Выполнив аналогичные преобразования с знаменателем передаточной функции С 6) , лай-дены значения параметров, аппроксимирующих характеристики-блоков устройства с регулированием по отклонению. После подстановки полу. ченных значений в выражение для управляющего напряжения найдены алгоритмы работы управляющих трактов, и показана возможность их реализации иа основе принципа функционального деления напряжений. С целью проверки работоспособности полученных алгоритмов и выявления потенциальных возможностей автокомпенсаторов осуществлено моделирование их работы на ЦВМ, результату которого позволили сделать выводы о том, что, во-первых, величина ослабления амлли- , тудных искажений не зависит от уровня паразитного модулирующего сигнала, во-вторых, закон распределения аш ли туда. при шумовой и форма сигнала при детерминирование" паразитней модуляции не влияют на величину коэффициентов фильтрации <Р6. и ослабления ^ , в третьих, возможно ослабление амплитудных искажений на требуемую величину.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию и практическому использованию устройств автокомпенсации амплитудных искажений, а также теоретическому обоснованию работы устройств формирования АМ и ФМ сигналов, построенных на их основе.

Изложено описание экспериментальной установки и расс^трлчш электрические принципиальные схемы её основных функциональных ков. При глубине паразитной АМ 10 + 100 £ частоте несучеНо и да-

дулирувдего сигналов, равных соответственно 100 МГц и 0 + 200 кГц, экспериментально получены амплитудно-частотные характеристики ав~ токомпенсационных устройств. Анализ этих характеристик и спектрограмм выходных сигналов показал возможность уменьшения на 40 дБ амплитудных искажений в заданной области'частот в зависимости от частотной характеристики фильтра в тракте управления. Сделан вывод о том, что с повышением порядка фильтров избирательные, свойства улучшаются. Подтверждено, что при функциональном преобразовании компенсационного сигнала воздействие на паразитные спектральные составляющие, находящиеся в полосе компенсации Пк , "увеличивается. Экспериментально рассчитана величина Ил и ослабление амплитудных искажений на её границах, которое составило 55 дБ относительно исходного уровня.

Приведены результаты анализа эффективности использования устройств избирательной автокомпенсации по сравнению с АС и /.С фильтрами. Показано, что численно эффективность определяется величиной эквивалентной добротности 03 устройств на частоте несущего колебания.

Сопоставительный анализ теоретических и экспериментальных характеристик избирательной автокомпенсации показал, что их расхождение не превышает 20 %.

При исследовании сюйств устройств автокомпенсации с широкополосными управляющими трактами получена экспериментальная зависимость коэффициента на выходе от соответствующего коэффициента на входе и рассчитаны численные характеристики ослабления паразитной АМ.

Оценены нелинейные искажения закона модуляции и рассчитана величина ослабления & нелинейных искажений выходного сигнала по второй и третьей гармоникам.

На основе полученных данных сделаны следующие выводы : ослабление амплитудных искажений составляет 30 + 56 дБ в зависимости от их уровня и структуры управляющих трактов, при этом верхний предел компенсации соответствует устройствам с функциональным преобразованием управляющего сигнала;

уменьшение нелинейных искажений на границах полосы компенсации составляет 26*0- * 50 ДБ .

Рассмотрено использование автокомпенсаторов при формировании АМ и Ш сигналов и приведены структурные схемы устройств фчэрмиро- *

вания, построенные на основе обобщенной модели автокомпенсации. При исследовании устройств формирования модулированных сигналов разработаны вопросы анализа их компенсационных характеристик и показано, что напряжение на управляемом входе УЭ содержит составляющую характеризующую амплитуду Ои и начальную фазу источника модулирущих сигналов :

где 7(Ц, - множитель, учитывапций взаимное влияние компен-

сационного и модулирующего сигналов, , Ц, - амплитуды на.входе и выходе УЭ-, ё1 - коэффициент передачи усилителя в тракте управления, детекторная характеристика демодулятора, зависящая от дестабилизирующего фактора . Б рез5-л>тате решения С 9 ) относительно приращения получено соотношение

» -Ш-- , ^ (10)

* р +(р! > Щ/с)* •

где />-/<(А/ - Л/г2)Щ ' Л/» (ГО ,

¿и) - ¿и; - л/ щ,

позволяющие рассчитать компенсацию амплитудных искажений и анализировать влияние на неё параметров устройств. Кроме того, получены формулы для инженерно-технического расчета уровня искажений выходного сигнала при различных формах динамической модуляционной характеристики и рассчитана эффективность разработанных устр'ойств по сравнению с известными.

Получены алгоритмы формирован"1! компенсационного и модулирующего сигналов, реализация которых позволила, создать устройства, выходной сигнал которых теоретически свободен от амплитудных искажений.

Предложены практические схемы автокогпенсаторов амплитудных и фазовых искажений,¿проведен анализ их работь, и сформулированы требования к основным функциональным стокам. Гочазано, что решить проблему компенсации амплитудных и фазовых «скакений в условиях интерференции можно с помощью разработанных автокомппнсаторов.

С помощью цифрового моделирования проведен анализ работы устройств формирования АМ и Ш сигналов, который подтвердил их вн~ оокую эффективность.

В приложениях приводятся расчет границ устойчивое«

ти линеаризованной модели устройств автокомпенсации с произвольными фильтрами в управляющих трактах, программы и инструкции пользователя для расчета амплитудных искажений на выходе разработанных устройств, моделирования обобщенной системы автокомпенсащш и системы с синтезированными формирующими" устройствами, -моделирования устройств формирования модулированных сигналов, а также акты внедрения и использования результатов диссертационной работы .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ!! РАБОТЫ

1. Разработана обобщенная модель системы автокомпенсации, позволившая исследовать, различные варианты автокомпенсационных устройств. Предложены аналитические соотношения, связывающие'параметры входного и выходного сигналов системы при произвольных характеристиках её функциональных звеньев и законах изменений амплитуд и фаз воздействующих сигналов. С их помощью рассчитаны уровни искажений выходного сигнала, определен коэффициент АМ-ФМ преобразования и оценена величина фазовых искажений. Кроме того, они использованы при анализе количественных и качественных характеристик устройств автокошенсацзга.

2. Установлено, что при малых возмущающих воздействиях и дестабилизирующих факторах,'действующих на устройства, возможна заданная компенсация искажений амплитудного характера. Рассмотрены принципы выбора параметров автокомпенсационных устройств, обеспечивающих решение этой задачи.

3. Проведен анализ избирательных свойств устройств автокомпенсации при детерминированных и случайных входных сигналах. Получены формулы для расчета их АЧХ с произвольным типом и порядком фильтров в управляющих трактах и приведены примеры расчета кЧХ с фильтрами верхних и нижних частот до десятого порядка включительно, полосно-пропускавдими и полосно-эаграждаодкш фильтрами. ■

4. Исследованы вопроси устойчивости, переходных характеристик и найдены диапазоны допустимых значений параметров УЭ и управляющих трактов, в рамках которых обеспечивается наибольшее быстродействие и устойчивая работа автокомпенсационных устройств.

5. Получены алгоритмы синтеза устройств формирования управляющих сигналов, реализация которых позволила создать устройства, адаптивные к изменению уровня входного сигнала. Показаны примеры

построения устройств автокомпенсации на базе функционального преобразования управляющего сигнала.

6. Приведены результаты численного анализа устройств автокомпенсации, позволившие определить уровень паразитных отклонений амплитуды выходного сигнала при произвольном входном сигнале, величину амплитудных искажений при аппроксимации характеристик звеньев полиномами 2,3....л - й степени, коэффициенты фильтрации и ослабления при различных видах детерминированных и случайных модулирующих сигналах, диапазоны оптимальных параметров УЭ и управляющих трактов с точки зрения наибольшей компенсации амплитудных искажений.

7. Экспериментально подтверждены результаты теоретических исследований избирательных и компенсационных свойств устройств автокомпенсации: расхождение теоретических и экспериментальных -расчетов не превышает 20 Определена эффективность избирательной автокомпенсации по сравнению с Л С и ¿С фильтрами. При широкополосных управляющих трактах ослабление амплитудных искажений обставляет 30 + 56'дБ в зависимости от их структурного построения.

8. Разработаны устройства формирования АМ и ФМ сигналов на основе автокомпенсационных устройств. Показано, что в таких устройствах обеспечивается ослабление паразитной АМ на 56 дБ и нелинейных искажений на 30 дБ относительно их исходного уровня. Наиболее эффективны устройства о синтезированными трактами формирования компенсационного и модулирующего сигналов, выходной сигнал которых практически свободен от искажений амплитудного характера.

Получены формулы для инженерно-технического расчета разработанных устройств.

Технические решения устройств автокомпенсации и построенные на их основе тракты формирования АМ и ФМ сигналов защищены четырьмя авторски^ свидетельствами на изобретения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ОТ ДИССЕРТАЦИИ

1. Афанасьев В.В. Комбинированная схема автокомпенсации амплитудных искажений / Владимирский политехи, ин-т. - Владимир, 1986. - 21с. - Деп. в ЦНТИ "ИНФОРМСВЯЗЬ" 7.01.86 , № 770-ов.

2. Афанасьев В.В. Устойчивость линеаризованной модели авто-компенсационннх устройств ослабления амплитудных искажений / Владимирский политехи, ин-т. - Владимир, Г986. - 9о. - Деп. в цш "еттоиоккь" -\07.PO, я В7й-0в.

3. .Афанасьев B.B. Выбор ло1 арифглгче ских амплитудных и фазовых частотных характеристик автокомленсационншс устройств ослабления амплитудных искажений / Владимирский .политеха, ин-т. - Владимир, 1986. - 18с. Деп. в.ЩТИ "ШЙОШЗВЯЗЬ" 2.07.86, 3 В'ГЗ-св.

4. Афанасьев В.В., Попов П.А. Авгономпеисация интерференционных амплитудных кскаяений при мобильном УКВ 4M радиоприеме // Радиотехника. - 1987. - № 12. - С.37-39.

5. Афанасьев В.В., Попов H.A. Амплитудные характеристики трактов управления устройств автокомпеысации амплитудных искажений /.Владимирский политехи, ин-т. - Владимир, IS86. -18с. Деп. в ЩТИ "КНФОРМСВЯЗЬ- S.0G.86, № ВбЭ-св.

6. Афанасьев В.В., Попов П.А. Амплитудно-частотные характеристики устройства автоком знсадаи амплитудных искажений / Владимирский политехи, ин-т.- - Владимир, 1985. - 12с. - Деп. в ИНГИ "ШФОРМСВЯЗЬ", 50.07.85, & 690-св. ■

7. Афанасьев В.В., Полов H.A. Экспериментальное исследование устройства автоматической .компенсации амплитудных искажений / Владимирский политехи, ин-т. - Владимир, 1985. - 14с. Дал. в ЩГШ "ШШРМСВЯЗЬ" 28.06.65, В 677-св.

8. Афанасьев В.В., Попов П.А. Определение границ устойчивости автокомпенсационных устройств ослабления амплитудных искажений / Владимирский политехи, ин-т. - Владимир, 1986. - Юс. Деп. в ЦНТИ "ИНФОРМСВЯЗЬ" 2.07.86, & 877-св.

9. Афанасьев В.В., Попов П.А. Анализ трактов промежуточной частоты радиовещательных приемников УКВ с использованием систем автокошенсации амплитудных искажений // Перспективы развития радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления и акустики : Тез. докл. Всесоюэн. ШК. - Ж.: 1988. - С.29-30.

.10. Афанасьев В.В., Мочалов А.И., Попов П.А. Системы.комбинированной автокошенсации интерференционных искажений пр^ многолучевом УКВ 4M радиоприеме // Перспективы развития радиовещательного прием«, радиовещания, звукоусиления и акустики ; Тез. докл. Всесоюзн. НТК. - Л.: Г988. - С.ЗЗ-Б4.

II. Афанасьев В.В., Иочалов А.И. Ослабление интерференционных помех при многолучевом'приеме в системах синхронной радиосвязи // Развитие и совершенствование устройств синхронизации в системах связи: Тез. дом. Всесоюзн. НТК. - M.t Радио и связь, 1988. -- С.18-19.

12. А.«. I480I32 СССР, МИ H04BI/I0. Устройство подавления паразитной амплитудной и фазовой модуляции / В.В. Афанасьев, П.А. Попов / СССР Л - Опубл. 15.05.89, Бюл. JS 18.

13. .А.с. 1524763, ?.КИ H04CI/06. Уотройство формирования ам-плитудно-модулпрованншс сигналов / В.В. Афанасьев, П.А. Попов

/ СССР. /. - 4с. :нл.

14. A.c. по заявке 4416066/24 СССР, МКИ. H03C3/38. Фазовый модулятор / В.В. Дфанаоьев, А.Г. Лемм, П.А. Попов. - Заявлено 25. 04.88. Реиение о выдаче а.с. от 27.02.89.

15. A.c. по заявке 4?16Э?2/24 СССР, МКИ H03CI/06. Формирователь ашлитуддо-модулпрованных сигналов / Е.В. Афанасьев, В.В. Ромаяов. - Заявлено 7.07.89. Решение о выдаче а.о. от 27.04.90.

ЛБ I2I62 . Подписано в печать 26.06.90. Обадм 1,0 уол.п.л. 0,8 уч.-яэд.л. Тираж 100 экз. Бесплатно. .W 'Л1 Воропэпскнй полатехнуческий институт 394026 Воронея, Московский пр., 14 Участок оперативной полиграфия Воронежского пояитехничесяого института