автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.01, диссертация на тему:Разработка функционально-алгоритмических моделей и методов параметрической оптимизации преобразователей частоты с комбинационными помехами высокого порядка

28' 4 3

НИЖЕГОРОДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

СУХОТИН Станислав Сергеевич

РАЗРАБОТКА ФУНЩГОНАЛШО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ С КОМБИНАЦИОННЫМИ ПОМЕХАМИ ВЫСОКОГО ПОРЯШ

Специальность 05.12.01 - Теоретические осяоеы радиотехники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 1992

Работа выполнена на кафедре "Техника сверхвысоких частот и приемо - передающих устройств" Нижегородского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор БОГАТЫРЕВ D.K.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ДВОРНИКОВ A.A. - кандидат технических наук ТОРОХОВ С.Л.

Ведущая организация: Научно-исследовательский радиофизически! институт.

г . _ ¿ю

Защита состоится Zk .kt?M 1992т в часов на

заседании специализированного совета Д 063.85.02 Нижегородского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 603600, ГСП-41, г.Нижний Новгород, ул.Минина, 24, кор.1.

Отзывы, заверенные печатью, просим направлять в адрес специализированного совета Д 063.85:02.

С диссертацией можно ознакомиться в научно - технической Сиблиотеке института.

Автореферат разослан I992T.

Ученый секретарь специализированного, совета, кандидат технических наук

А.Н. Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

туальность тема. Одним из направлений совершенствования современной радиоэлектронной аппаратуры является исследование нелинейных явлений, происходящих при преобразовании частота сигналов. Спектральный состав гармонических п комбинационных ютлебаний преобразователей частота в значительной степени определяет технические характеристики возбудителей передающих устройств, систем синтеза частот, преобразующих трактов приемных, измерительных и других радиотехнических устройств. Зто требует создания трастов преобразования частоты с минимальным уровнем комбинационных помех, в частности, путем Еыбора оптимальной схемы частотообразованля и структуры преобразователей частоты, с целью повышения качественных показателей радиоэлектронных средств, элементами которых они являются.

Несмотря на довольно большое количество работ по- анализу и расчету преобразователей частоты, отсутствуют методы, которые Ск . учитывали в полной мере и одновременно произвольный порядок комбинационных помех, разнообразие видов преобразователей и их взаимосвязь, даапазоннуп иирокополоснув работу, а тага» возможность параметрической оптимизации на функциональном уровне с использованием средств ЭВМ. Поэтому теоретический анализ и синтез широкодиапазонных преобразователей частота с целью минимизации уровня комбинационных помех высоких порядков является задачей актуальной.

Развитие теории математических иодвлзй преобразующих устройств с акцентом использования этих моделей для анализа и синтеза преобразователей на алгоритмической основа и разработка методик и программных средств параметрической оптимизации систем . преобразования частоты , на функциональном уровне позволят сформировать систему автоматизированного проектирования с многовариантным анализом и выбором оптимального варианта.

Цель и задачи доследования. Целью работы является разработка функционально - алгоритмических моделей диапазонных преобразователей частоты, методов их анализа и расчета, позволяющих улучшить спектральные характеристики преобразованных сигналов, а также разработка методик оптимального проектирования систем преобразования частота о учетом высокого, практически произвольного порядка комбинационных помех.

■ .

•■дел 1 ертдций А.

Для достижения поставленной цели решается следующие задачи:

- разработка теории и принципов построения универсальных ~ 1]'|11и"|ц|шгтп-1ттп - алгоритмических моделей преобразователей частоты

с высоким, в том числе пройЗБОлкюл—""р^гм комбинационных помех;

- разработка функционально - алгоритмических моделей систем п - кратного преобразования частоты;

- разработка методик структурного синтеза и параметрической оптимизации отдельных преобразователей и систем преобразования частоты;

- развитие методов анализа и расчета амплитудных и энергетических уровней преобразованных колебаний в условиях как детерминированных, так и пумоподобных воздействий.

Методы исследования. В работе использовались методы функционального анализа, теория статистической радиотехники, метода спектрального анализа; аппарат быстрого преобразования Фурье, методы структурного программирования, а также численные метода расчета на ЭВМ для реализации и экспериментальной проверки разработанных методик - алгоритмов и программных средств.

Научная новизна. Новизна работы заключается в разработке универсальных функционально - алгоритмических моделей, методик расчета и параметрической оптимизации отдельных преобразователей и систем преобразования частоты, основанных на рациональном сочетании методов функционального . и схемотехнического проектирования, обеспечивающих минимизацию комбинационных помех высокого порядка в условиях диапазонной широкополосной работа, для произвольных разновидностей преобразователей и .комбинаций формирования и фильтрации частот, а также в разработке алгоритмов и методик ускоренного поиска оптимальных параметров, расчета амплитудного спектра при. стохастическом представлении преобразуемых колебаний для произвольной нелинейности.

Практическая ценность. На основе теоретических исследования и расчетов, ориентированных на использование средств вычислительной техники разработаны эффективные алгоритмы оптимального функционального проектирования по техническим критериям преобразователей и систем преобразования частота, доведенные до конкретных программных средств. Полученные результаты охватывают основные используемые на практике виды I комбинации преобразующих устройств, позволяют учесть произвольны!

порядок комбинационных помех, безотносительно к амплитудам и диапазону преобраз уемых колебаний.

Разработанные модели, методики и алгоритма, помимо самостоятельного значения, могут Сыть применены з системах автоматизированного проектирования как простых (смесители, делители, преобразователи частота), так и слогашх (системы синтеза частот, возбудители передатчиков, высокочастотные тракты приемных устройств, анализатора спектра и т.д.) радиотехнических устройств различного назначения.

Апробация работы. Результаты исследований доклэдавались на IV всесоюзной кколе совещании колодах ученых и специалистов по стабилизации частоты и прецизионной радиотехнике (Звенигород, 1983), всесоюзной научно-технической конференции "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств" (Горький, I9S5), научно-технической конференции "Проблемы создания аппаратуры радиосвязи и радиоэлектронных устройств народнохозяйственного и бытового назначения" (Омск, 1990).

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательских и оштно-конструктсрск:и: работ по созданию преобразующих трактов и гетеродинов синтезаторов приемо - передающих устройств средств связи на предприятиях г. Нашего Новгорода. Разработанные модели и алгоритмы реализованы в виде пакетоз прикладных программ функционального проектирования и оптимизации структур систем преобразования частоты.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано II печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения и приложений. ' Содержание диссертации изложено на 170 страницах, в том числе 30 рисунков на 20 страницах, II таблиц на 10 страницах, список литературы из 97 наименований на 12 страницах и приложения на 24 страницах.

На защиту выкосятся:

- универсальные функционально - алгоритмические модели диапазонных преобразователей частоты с высоким, в том числе произвольным порядком комбинационных помех;

- методика расчета и параметрической опта-изации по частотным критерия;.! преобразователей с учетом функциональной связи меззду параметрами селектирующих фильтров;

методика структурного синтеза и параметрической оптимизации систем последовательного многократного преобразования ? разнообразными видами взаимодействия между отдельными преобразователя!,и частота; -------

- математический аппарат и алгоритмы ускоренного поиска оптимальных параметров преобразователей частоты;

- методика расчета амплитудного и энергетического уровней спектральных составляющих выходных колебаний при произвольной нелинейности преобразователя и стохастическом представлении входных воздействий;

- алгоритмы и программные средства расчета и оптимизации основных параметров типовых преобразователей с учетом высокого порядка комбинационных помех.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается современное состояние проблемы и обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследований, выбирается методика .исследований, формулируюгея новые научные результата и положения, выносимые на защиту, отмечается практическая ценность работы, дается краткое изложение ее содержания.

В первой главе рассмотрены известные метода расчета и параметрической оптимизации преобразователей частоты, выполнен анализ возможности их применения для решения задачи минимизации комбинационных помех высоких порядкоз. Определены основные направления разработки моделей . и методов проектирования, требования по их оценке с точки зрения соответствия поставленной задаче.

Выявлено, что качественные показатели устройств преобразования частоты зэеисят не только от выбранных способов включения, элементной базы, режимов работы, что составляет этап схемотехнического проектирования, ко и оттого, насколько оптимально выбрано частотное распределение, что является типичной задачей Функционального проектирования. Делается вывод о необходимости разработки подхода, позволяющего рационально сочетать методы функционального и схемотехнического проектирования для синтеза оптимальных систем преобразования частоты.

Рассмотрены основные метода функционального проектирования, включающие метода анализа комбинационных частот и оптимизации параметров частотного распределения. Приведена общая характеристика анализируемых методов и выявлены их основные недостатки. Показано, что модели преобразователей частоты, разработанные в рамках предлагаемых методов из охватывают всего многообразия функционального описания преобразователей частоты.

В результате сопоставительного анализа приведены преимущества алгоритмических методов по сравнении с графическими и аналтгеесккмл, связанно с возможностью создания алгоритмов и программ ускоренного наховдения комбинационных частот на основе С1штеза номограмма комбинационных частот заданного порядка, а так::э оптимизации параметров частотного распределения с применением норифовапных параметров. Поставлена задача разработки функционально полного набора моделей преобразователей частоты и на их основа методов и алгориткоз с. повышенной эффективностью решения ' задач параметрической оптимизации частотного распределения.

Расчет амплитуд комбинационных составляющих, зависимости их от режимов работа преобразователя частоты по постоянному и переменному току осуществляется путем решения задачи кахозденкя стационарного колебательного режима в исследуемол нелинейной электрической цепи. Многообразие описанных в литературе способов сводится к построении радиотехнической цепи, эквивалентной исследуемому устройству, и решению соответствующей системы нелинейных дифференциальных уравнений различными численными или численно-аналитическими способами. К ним относятся - метод интегрирования даМврвнциалышх уравнений, метод точек, метода, . основанные на применении функциональных рядов Вольтерра, метод нелинейного тока и его . модификация, квазистационарный метод, спектральные метода, метод укороченных дифференциальных уравнений, метод срвднеквадратической минимизации, метод спектрального уплотнения.

На основании оценки эффективности методов с точки зрения величины вычислительных затрат при сохранении необходимых надежности и точности решения, ' сделан вывод о преимущества спектральных методов. Возмояпость снижения вычислительных затрат с целью организации многовариантного расчета и параметрической оптимизации выделяет среда них. метод ■спектрального уплотнения,

предложенный в 1986г Моругиным С.Л. Учет конечной ширины спектра преобразуемых сигналов может быть осуществлен на основе теории нелййвйЮ1^>11рэобразования стационарных случайных процессов при •'диффузиошюм"~Ттрйй1Щкешш гармонического колебания.

Вторая глава посвяц§ва-ращзаСотке и анализу функционально -алгоритмических моделей преобразовгГгеде^Цчастоты, необходимых для расчета и параметрической оптимизации преобр§3озаа£лей и систем преобразования частоты.

В качестве, основы для создания совокупности функционально -алгоритмических моделей преобразователей частоты, используемых в основных радиотехнических устройствах, принята структурная схема преобразователя частоты, в которую входят нелинейный элемент, входной и выходной фильтры ®БЫХ)> источники входного и

гетеродинного колебаний с*1, • Введена в рассмотрение классификация видов и вариантов преобразователей по способу преобразования входного диапазона частот . дг,, охватывающая наиболее распространенные варианты применения в радиотехнических устройствах и аппаратуре (таблица I, » - практически, реализуемые варианты). Учтены соотношения кеаду диапазонами и величинами преобразуемых частот, характер преобразования (суммирование, вычитание), схема преобразователя частоты - с постоянными, перестраиваемыми или переключаемыми фильтрами.

' ' ■ Таблица I.

Классификация видов и вариантов преобразователей частоты

ч соотношение. частот вид ПЧ /^у ^исопвЪ

сумштр. частот ЕЫЧИГ. частот суммир. частот ЗЫЧКТ. частот оуммир. частот вичиг. частот

ПЧ-перенос .диапаз. » . ; * » • х. х X X X X X X

ПЧ - ® Ф »'вих -сопэЪ к 'и'

вычитат. диапаз. Ф^перестр. Ф -const вых

¡Ф-пер. сок. ! вых

ПЧ -суммат. диапаз. -сопз*

Ф -ООП8% Фвй5ерест. х_ X и . « •. * * * » *

Ф -сопвг | .х к х » * * * * * * *

Для удобства математического описания введены 'безразмерные переменные, отрояаюэде отдаления смешиваемых частот - q, поддиапазонов - д?, положение частоты относительно ее собственного диапазона - ct, свцх. прямоугольность фильтров . -S?1, SP , идентифжаторы вида преобразования - и, s. Нормировка ведется на t0 при и на r1 при f,>î2. при изменении

соотношения r1 и fa происходит автоматический переход к соответствующей нормировке.

Принцип создания математической модели преобразователя частоты иллюстрируется на рис.1. В системе координат нормированных значений входных и выходных частот на номограмме комбинационных частот заданного порядка построена область фильтруемых частот преобразователя определенного вида с учетом полосы пропускания фильтров по заданно:.^ уровни . подавления шлбкнэцногашх помех. Область формируется четырехугольником (прямоугольник для f^f-, и неправильный четырехугольна, для fj>î0), поромещакзийся вдоль прямой основного преобразования при изменении q. Для фиксировано® f,, область представляет собой четырехугольник. Для i£, изменяющейся в диапазоне, область фильтруемых частот - шестиугольник.

размеры области зависят от выбранных полос пропускания о ,

О и соотношения смешиваемых частот. "Пораженные" точки вит. г

соответствуют линиям комбинационных частот, проходящие через

область фильтруемых частот. Показано, что поиск оптимальных

значений параметров преобразователя должен вестись из условия

касания вершин области, по крайней мере, двух блияайших линий

комбинационных частот, одной - слева и другой - справа.

•Й&1.....ч-\

„пах |_______1-jA

0»1папач nnin апах Рис.1. Область «ямьтрзеных частот

Получены системы уравнений, связывающих нормированные соотношения частот и параметры, характеризующие частотные функции преобразователей. Уравнения, определяющие координаты вершин ~Л"1"тчт i| in i| м inr^ тТи"Т0Т к уравнения, определяющие условия касания линиями i щ.м'Н'иццщып 'in im i i'jiHi и пПц n'-tw ¡пт.льт-руймкт частот составляют математическую модель преобразователя частоты в-алгоритмической форме. Разработаны функционально алгоритмические модели, описывающие Есе разновидности преобразователей частоты, отмеченные в таблице I, которые ■ предусматривают единую систему математического описания, включающую в себя информацию о входных, гетеродинных и выходных частотах, номограмме комбинационных частот, а также технических характеристиках фильтров. Изложенные принципы позволяют, при необходимости, описать и иной вид преобразователя частоты, сохранив общность подхода и возможность использования полученных методов.

При проектировании преобразователей частоты, используемых в радиосвязи и измерительной технике, в качества одного из определяющих параметров используется коэффициент перекрытия по входной и выходной частоте, поэтому ■ разработанная модель дополнена соотношениями мезду нормированными параметрами и коэффициентами перекрытия. Определены оптимальные параметры дг, и q, при которых реализуется • заданный Получены соотношения, устанавливающие ограничения для коэффициентов перекрытия в зависимости от параметров преобразователей, даны предельные оценки этих коэффициентов. -

В третьей' главе исследуется задача синтеза систем последовательного п - кратного преобразования частот на основе полученных . функционально алгоритмических моделей одиночных преобразователей. В качестве наиболее обща и достаточно слокных систем преобразования' рассмотрены случаи, характерные для профессиональных приемопередающие устройств, - структуры двукратного и трехкратного преобразования частоты с различными комбинациями формирования и фильтрации рабочих и промежуточных частот

Показано, что для непрерывного перекрытия диапазонов преобразуемых частот двух смежных преобразователей необходимо, выполнение условия

*\? X?

ЕЫХ1-1 _ ВХ1

7 1

аЕШС1-1 ВХ1

Коррекция математических моделей сменных преобразователей осуществляется так, чтобы привести отношешге с болызим значением к отношению с меньшим значением, т.е. диапазон с меньшей шириной укладывается в больший.

Выведены универсальные уравнения . связи мекду взаимодействующими преобразователями различных видов, позволяющие синтезировать из моделей отдельных преобразователей последовательные структуры . с необходимыми законами частотопреобразования. Эти уравнения совместно с алгоритмическими моделями самих преобразователей являются основой к решению задач параметрической оптимизации систем преобразования частоты.

В четвертой главе разрабатывается теория и методика оптимизации параметров преобразователей и преобразующих систем, характеризующих смешиваемые и комбинационные частоты, з такта частотные сеойсгвэ преобразователя или системы как функционального устройства. Для одиночного преобразователя задача оптимизации заключается в определении соотношения преобразуемых частот совместно с нахождением оптимальной (в смысле максимума) сирины диапазона входных частот дг, при которых выполняются заданные условия по фильтрации комбинационных помех.

Репение осуществляется в следующей последовательности:

- производится переход от реалышх исходных значений к нормированным;

- синтезируется номограмма комбинационных частот или ее зона, в которой происходит преобразование (например, методом, разработанным Логиновым В.И. и основанным на использовании рядов Фарея); - •

- находятся оптимальные значения частот и диапазонов;

- выполняется переход от нормированных к реальным параметрам.

Показано, что для оптимизации одиночных преобразователей

частоты могут быть использованы итерационные методы бинарного поиска и дихотомии, которые достаточно универсальны и просты, однако программы на их основе имеют низкое быстродействие. С целью существенного повыпешл быстродействия предлонено два безытерационых метода параметрической оптимизации:

- метод прямых "псездопреобрззования";

- метод граничных преобразований,

которые получены на основе исследования характера поведения 5даста_№ьтруомых частот на номограмма комбинационных частот.

В первой саучв»т- пра__эадашом ч определяются уравнения прямых - траекторий, по которым Шрши??а»тей-л^ашишооласти фильтруемых частот, вычисляются координаты точек га пересечешь комбинационными прямыми и соответствующие им дг , а затем из них выбирается минимальное дг1, которое и является оптимальным. Во втором случае определяются выражения для границ преобразования ,-которые представляются в виде системы уравнений, описывающих условия касания вершин области преобразования комбинационных прямых. Попарное ревениэ этих уравнений для возмокнкх точек касания дает значения , минимальное из которых является оптимальным. Разработанные методы позволяют определить для заданного соотношения ч максимальное значение дг , при котором область фильтруемых частот вписывается в зону, ограниченную четырьмя ближайшими комбинационными кряхтя! заданного порядка и снять зависимость '¿I, (ч) - рис.2.

1.0 а

Рис.2. Заьисшюсть о^<а>

Задачей отыскания глобального экстремума при оптимизации произвольной системы преобразователей частоты, работающих в диапазоне частот, является определение максимально возможной полосы входного или выходного диапазонов системы в целом при подавлении комбинационных помех заданного порядка. Разработан алгоритм решения этой задачи, который состоит в следукщем.

На первом этапа для каздого из преобразователей системы определяются все локальные максимумы входного диапазона д?, (рис. 2) и соответствующие им максимальные значения нормированного

коэффициента перекрытия по входной частоте при изменении соотношения смешиваемых частот q в широких пределах.

На втором этапе все множество экстремумов каадого преобразователя располагается в двумерном массиве (локальный максимум д?1 - номер преобразователя) так, чтобы Z71 располагались по строкам в порядке убывания по величине. Производится процедура "сшивания" преобразователей в соответствии с условием непрерывного перекрытия диапазона преобразуемых частот. Затем организуется перебор всех комбинаций из вариантов преобразователей с первой до последней строки. В итоге отыскиваются решения, имеющие глобальный максимум д?1 (либо максимум коэффициента перекрытия входного диапазона частот кр).

В процессе поиска имеется возможность выбора оптимального решения по техническим критериям (подавление каналов прямого похождения сигналов, зеркальных каналов приема, ограничения на величину промежуточной частоты, частоту • гетеродина и т.п.). Оптимизация систем: возможна по любым сочетаниям критериев. Выбор окончательного варианта определяется конкретны;,si требованиями разработчика.

Пятая глава посвящена решению задачи оценки амплитудного и энергетического спектра комбинационных составляющих высших порядков при произвольной нелинейности. Математическая модель преобразователя в этом случае базируется не на функциональнонх, а на конкретных электрических схемах. Традиционные способы расчета спектра при отыскании многочастотных силкюнелинейкых режимов требуют громоздких преобразований и больших вычислительных затрат. С учетом практических соображений можно выделить случаи, когда

- амплитуды преобразуемых сигналов велики по отношению к уровню внешних и собственных шумов;*

- преобразуемые сигнал! соизмеримы с уровнем шумов.

Для первого случая применен метод уплотнения дискретного представления сигналов в спектральной области. Метод обеспечивает существенное понижение размерности решаемой задачи анализа за счет взаимно согласованного преобразования модели сигнала и моделей нелинейных и линейных элементов схемы. Анализ преобразованной модели проводится по отношению к сигналу с уплотненным спектром - математическому сигналу, сохранявшему информацию о спектральном составе исходного сигнала. Посла

решения задачи анализа то уплотненному спектру могут быть

восстановлены реальные вид спектра и форма сигнала.

--Для случая, "когда уровень преобразуемых сигналов соизмерим с

уровнем шумов, предложена методика—расче;^—тгтгтт "утгггн

приближение гармонического колебания узкополосным стационарным

процессом к спектральную теорию нелинейного преобразования

стационарных случайных процессов.

Гармоническое колебание на входе нелинейного элемента

заменяется гауссовскик процессом, являющимся реакцией добротной

колебательной системы на гауссовский белый пум, для которого

хорошо изучены спектральные и - вероятностные характеристики -

диффузионное е-прайпигазиэ к чисто гармоническому колебанию. В

этом случае спектральный анализ выходного сигнала сводится к

вычислению корреляционной функции и ее последующего

преобразования Фурье.

Для решения задачи оценки спектра преобразования

яолигорыошгческих сигналов на произвольной но линейности каждое

независимое гармоническоз колобаниа с параметрами (ак, с^)

заменяется диффузионным е-приблш:онием с параметрами (су, ок) и

корреляционной функцией '

2

Не

Входное воздействие х(1) при .атом описывается гауссовским случайным процессом с нулевым средним значением и корреляционной функцией, равной сумме корреляционных функций исходных сигналов. Корреляционная функция результата нелинейного преобразования

вычисляется через среднее значение м(а) и ковариацию К(т) Е(т)=к(т)-[м(-;)г] ,

+СО+Ю I ■

К(т) « х х и[]2^1(а1УТ+|3 - .

-да-ш . . •

„г

где р(г) « — в~1~ , р(т) - коэффициент корреляции. угй

Осуществляя преобразование Фурье для Щт), получаем спектральную плотность выходной реакции у(Ъ)'и ее. спектральную функцию. Замена переменных х на' а в соответствии с приведенными выражениями позволяет избехать больших ошибок при численном интегрировании.

Численная реализация предлагаемого метода осуществляется с помощью стандартных алгоритмов быстрого преобразования Фурье. В тексте диссертации приведены примеры расчета спектра преобразованных сигналов по разработанной программе.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы. В приложениях описаны пакеты прикладных программ анализа и оптимизации параметров преобразователей частоты, а также документы, подтверждающие внедрение результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны теоретические осноеы и принципы построения функционально - алгоритмических моделей диапазонных преобразователей частоты с еысоким, в том числе произвольны:,!, порядком комбинационных, помех. Введена в рассмотрение классификация преобразователей частоты по способу преобразования входного диапазона частот. Разработаны математические и функционально - алгоритмические модели преобразователей частоты основных типов.

2. Предложены аналого ' - численные методы расчета и параметрической оптимизации типовых преобразователей частоты по частотным, критериям с учетом функциональной связи между параметрами селектирующих фильтров. Получены соотношения, устанавливающие взаимосвязь параметров преобразователя с входными я выходными коэффициентами перекрытия диапазона частот и позволяющие перейти к анализу систем многократного преобразования. Даны предельные оценки этих коэффициентов при изменении параметров преобразователя частоты.

3. Рассмотрены особенности структурного синтеза систем преобразования частот, характерных, в частности, для главного тракта современных радиоприемных устройств и систем синтеза частот. Получены универсальные аналитические соотношения, позволяющие корректно синтезировать из моделей отдельных преобразователей частоты последовательные структуры с заданными законам частотопресбразовзнля. Рассмотрены примеры синтеза преобразовательных структур с двух- и трех- кратным преобразованием и намечены пути оптимизации частотных параметров по заданным технически критериям.

4. Предложены метода анализа, структурного синтеза и оптимизации систем последовательного многократного преобразования

ЧаСТОТ С-р^Т^рТИИТ—'Т тит^яуи взаимодействия между

"элементарными" преобразователями. Показано^ что использование-

итерационных методов бинарного поиска и дихотомии в задачах параметрической оптимизации преобразователей частот возможно, но малоэффективно. Разработан математический апяорзт ускоренного безытерационного поиска оптимальных параметров преобразователей частоты - метод прямых "псевдопреобразования" и метод граничных преобразований, позволяющие повысить эффективность реализации оптимизационных задач на 3-4 порядка по сравнению с итерационными методами. Решена задача отыскания глобального экстремума при оптимизации произвольной системы преобразователей частот на структурном уровне путам использования "волнового" алгоритма оптимизации.

5. Развит "стохастический" подход для ренинов с соизмеримыми уровнями сигналов к шумов. Разработана .методика расчета, использующая прибликенка гармонического колебания узкополосным стационарным процессом, для произвольной нелинейности. Изложен метод расчета амплитуд комбинационных составляющих высоких порядков на основе уплотнения дискретного представления сигналов и показана его эффективность для многочастотных нелинейных режимов без учета шумовых компонент. Получены аналитические соотношения и алгоритмы машинных вычислений . спектральных амплитудных компонент, которые проиллюстрированы • примером расчета.

6. Получены алгоритмы и программные средства расчета и оптимизации основных параметров типовых преобразователей с учетом комбинационных помех высокого порядка.

7. Показано, что эффективное и качественное решение проектируемой системы преобразования частоты возможно на основе сочетания методов функционального и схемотехнического проектирования. Разработанные метода могут быть использованы для созданию систем автоматизированного проектирования как отдельных функциональных узлов, так и сложных радиотехнических устройств и систем, связанных с преобразованием частоты.