автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка методов моделирования и оптимизации радиочастотных трактов радиотехнических устройств

р Г 5 ОД 1 о ЛПР 1525

На правах рукописи

Шустерман Лев Бенцианович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ РАДИОЧАСТОТНЫХ ТРАКТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Специальность 05:12.13 - Устройства радиотехники

и средств связи

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1995

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте радиоаппаратуры.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук

Михайлов В.Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор АнисимоВ В.И. кандидат технических наук доцент Орловский Г.В.

Ведущая организация - Российский институт радионавигации и времени.

Зашита' состоится очубелА. 1ээбгР в_часов на заседании

диссертационного совета Д 063.36.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С. диссертацией мо&ио ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат'разослан 1935т..

Ученый секретарь диссертационного совета

Егорова С.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТИРЮСТША ГАШШ

Актуальность темы. В последние годы в системах вторичной радиолокации предназначенных для управления воздушным движением наметилась определенная тенденция,связанная с увеличением количества обслуживаемых самолетов, находящихся на одном и том не или близких друг к другу азимутах относительно наземной РЛС. Одним из методов, обеспечивающим обслуживание каждого самолета из группи за минимальное время с достаточно высокими вероятностными и точностными характеристиками,Является моноимпульсный метод приема. Техническим средством реализации моноимпульсного метода является многоканальное приемное устройство (ПУ), которое независимо от своего типа и назначения можно разделить на две основные части: многоканальный радиочастотный тракт и тракт обработки сигналов. В современных радиолокационных ПУ тракт обработки сигналов строится на основе цифровой обработки'в реальном масштабе времени. Этим исключаются инструментальные погрешности в измерении угловых координат, связанные с нестабильностью параметров этого тракта. Поэтому основным источником инструментальных погрешностей, обусловленных ПУ, является по' сути его многоканальный радиочастотный тракт, нестабильность и неидентичность амплитудных и фазовых характеристик каналов которого, а тауже их собственные шумы определяют угломерную точность пеленгации моноимпульсной РЛС. Кро?/.8 того, для соблюдения необходимых точностных характеристик измерения угловых координат и сохранения общей работоспособности моноимпульсной РЛС в жестких климатичесвиях условиях предъявляются чрезвычайно высокие требования к стабильности частотных и фазовых характеристик радиочастотных трактбЪ при воздействии внешних дестабилизирующих факторов: температуры окружающей среды, разброса параметров элементов, их старения и других.

В силу указанных обстоятельств при исследовании и проектировании моноимпульсных РЛС чрезвычайно важными становятся вопросы:

- параметрического синтеза и оптимизации амплитудно- и фазочастот-ных характеристик радиочастотных трактов моноимпульсных РЛС;

- минимизации собственных шумов радиочастотных трактов;

- минимизации детерминированных и случайных отклонений параметров и характеристик радиочастотного тракта вследствие температурных изменений и разброса параметров его элементов;

- минимизации инструментальных, погрешностей измерения угловых ко-

ординат в моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами отдельных элементов радиочастотного тракта.

. В настоящее время на большинстве этапов процесса системного и схемотехнического проектирования радиочастотных трактов моноимпульсных РЛС возможно успешное применение ЭВМ и методов автоматизированного проектирования. Здесь применение этих средств позволяет разработчику производить детальный всесторонний анализ и синтез радиочастотного тракта до его реализации на физическом макете, учесть взаимодействие отдельных функциональных узлов (ФУ), исследовать влияние нестабильности параметров не только кавдого ФУ или устройства, но и каждого отдельного элемента (резистора, конденсатора, транзистора и др.),'входящего в схему тракта, на точностные характеристики РЛС. '

Таким образом, важность требований к основным качественным показателям и характеристикам моноимпульсных РЛС, и а первую очередь к точности измерения угловых координат, а также насущная необходимость автоматизации исследования и проектирования их радиочастотных трактов, определяет актуальность диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является исследование круга вопросов, связанных с моделированием, оптимизацией и практической реализацией частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик радиочастотных трактов приемных устройстЕ в интересах повышения точностных характеристик моноимпульсных РЛС и сокращения сроков их проектирования.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работа в качестве математического аппарата использовались теория радиотехнических црпей и' систем; математическое моделирование электронная схем и систем; гармонический апалкз; терия вероятностей и математическая статистика; матричная алгебра; линейное и нелияейноэ математическое программирование.

Научная новизна работа. Новые научные результаты, по мнению автора, заключаются в следующем:

I. Впервые обобщен метод А-матриц (матриц передачи) для системного анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров .и характеристик радиочастотных трактов с разветвленной структурой, включающей в общем случае многополюсники с неравным числом входов и выходов, на основе которого разработаны алгоритмы для исследования инструментальных погрешностей измерения угловых

координат моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами радаочастного тракта.

2. Разработаны алгоритмы для схемотехнического анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик отдельных функциональных узлов и устройств радиочастотных трактов, . их чувствительности и устойчивости на основе метода обратной У-матрида, отличающиеся от известных высокой вычислительной эффективностью.

3. Впервые предложена модифицированная формулировка критерия устойчивости Михайлова, которая не требует априорных-сведений о порядке характеристического полинома исследуемой схемы.

4. Предложены и разработаны способы построения частных и обобщённых критериев оптимальности, позволяющие, в отличие от известных, более гибко и корректно подходить к решению задачи мнгокритериаль-ной параметрической оптимизации, а также новый эффективный метод "логарифмизации переменных" для решения задачи параметрического синтеза и оптимизации электронных схем радиочастотных трактов.

5. Разработан и апробирован метод решения задачи оптимизации электронных схем радиочастотных трактов по критерию температурной стабильности, основанный на методах линейного или выпуклого программирования и обеспечивающий решение задачи в глобальном смысле.

Практическая ценность работы состоит в том, что использование предложенных и разработанных в диссертации методов, алгоритмов и пакета прикладных программ позволяет:

- сократить сроки отыскания требуемых проектных решений и снизить трудоемкость исследования и проектирования радиочастотных трактов ПУ моноимпульсных РЛС за счет уменьшения циклов макетирования, изготовления опытных образцов и их испытания;

- улучшить качественные показатели и характеристики проектируемых радиочастотных трактов за счет принятия оптимальных проектных решений в процессе автоматизированного проектирования.

Реализация и внедрение результатов работы. На основе разработанного математического аппарата спроектированы двухканальные фа-зостабильные радиочастотные тракты для вторичных моноипульсных РЛС изделий "Комплекс", "Дружба" и ряда других изделий специального назначения, обладающие высокими качественными показателями. Указанные изделия успешно прошли Государственные испытания и внедрены в серийное производство. Использование результатов работы подтверждено соответствующими документами.

■ Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Республиканских конференциях, выставках и семинарах в том числе: на Всесоюзной науно-технической коференции "Радиоприемные устройства СВЧ диапазона"(г.Ленинград, 1972г.); на III областной научно-технической конференции "Оптимизация радиотехнических систем"(г.Ленинград, 1977г.); на Всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах "Применение ЭВМ серии МИР в расчетах по радиотехнике и электронике" (г.Киев, 1974 и 1976г.г.; г.Одесса, 1975г.; г.Томск, 1978г.); на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Автоматизация проектирования электронных схем" (г.Москва, 1975г,); на Республиканской научно-технической конференции посвященной "Дню радио" (г.Таллин, 1977 г.); на Выставке достижений народного хозяйства СССР (г.Москва, свидетельство N14340); на Всесоюзных конфврэнциях"Теоретичвские и прикладные вопроси разработки, внедрения в эксплуатации САПР РЭА" (г.Одесса,1984г.; г.Звенигород, 1990г.); на Всесоюзной конференции "Монолитные интегральные приборы СВЧ малой и средней мощности. (г.Москва,1988г.); на Мевдшародаой со13фервадаи по микроволновой технике "МИТЕКО-90" (г.Пардубжца, ЧССР, 1990г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 24 печатных работы, в том чесив 17 статей, 4 тезисов, I учебное пособие и 2 авторских свидетельства на изобретение.

Структура и объем работа;. Диссертационная работа состоит аз введения, четырех глез а заключения, списка литературы, включавшего 129 накййзновь.ег£, к прилоаюлкн. Основная часть работы излоэкле на 149 отршякцах машинописного текста. Работа содержи 34 рисунка, 23 таблицы.

Основное полоааяк.ч выносимые на защиту.

1. Обобщенный метод А-матриц (матриц передачи), для системного анализа частотных, шумовых, температурных и статисшче<хих параметров И характеристик радиочастотных трактов с разветвленной структурой, включающей в общем случае многополюсники с неравным числом входов и выходов, на основе которого разработаны алгоритма для Исследования инструментальных погрешностей измерения угловых координат моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами радиочастного тракта.

2. Алгоритмы для схемотехнического анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик отдельных функциональных узлов и устройств радиочастотных трактов,• их чувствительности и устойчивости на основе метода обратной У-матр -

•б.

цы, отличающиеся от известных высокой вычислительной эффективностью.

3. Модифицированная формулировка критерия устойчивости Михайлова, которая в отличие от известной, не требует априорных сведений о порядке характеристического полинома-исследуемой схемы.

4. Спосбйы построения частных и обобщенных критериев оптиальности, позволяющие, в отличие от известных, более гибко и корректно подходить к решению задачи мнгокритериальной параметрической оптимизации,. а также новый эффективный метод "логари&лизации переменных" для решения задачи параметрического синтеза и оптимизации электронных схем радиочастотных трактов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении на основе анализа требований, предъявляемых к параметрам и характертстикам линеаризованных радиочастотных трактов (РЛТ) моноимпульсных РЛС, сформулированы задачи, решение которых составляет цель диссертационной работы. Обоснована необходимость комплексного решения задачи их системного и схемотехнического проектирования с обязательным использованием ЭВМ и методов автоматизированного проектирования.

В первой главе диссертации на базе краткого обзора существующих методов акализа радиотехнических систем формулируются задачи, которые необходимо решить при исследовании и моделировании РЛТ на системном уровне проектирования. Показано, что наиболее эффективным и адекватным математическим аппаратом для решения этих задач является метод А-матриц, которому, однако, присущи серьезные ограничения," связанные со структурой исследуемых систем. В существующем виде метод А-матриц пригоден лишь для исследования трактов, имеющих каскадную структуру, состоящую из многополюсных подсхем с одинаковым числом входов и выходов. В главе произведено обобщение аппарата А-матриц, необходимое для системного анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик РЛТ без ограничений их структуры, а также для исследования влияния указанных параметров РЛТ на точностные характеристики пеленгации моноимпульсных РЛС. При использовании обобщенного метода А-матриц схема РЛТ разбивается на N каскадно включенных многополюсных подсхем - "блоков", состоящих из одного и более функциональных узлов (четырехполюсников), и "связей", состоящих только из проводников, которыми соединяются между собой два и более четырехполюсников. Результирующая А-матрица всего исследуемого тракта получается пу-

тем перемножения А-матриц, входящих в него блоков и связей

N

N

А(Л»; = П А01(№) = П А{(Лх»,

{=1

4=1

где Аб1ии)~ матрица передачи 1-го блока тракта; А01иматрица передачи 1-ой связи тракта; Jw - мнимая круговая частота. Показана возможность и однозначность обратного преобразования переменных (входных и выходных сигналов). - При этом матрица обратного преобразования - В(}ы) является псевдообратной к матрице передачи А(}ы), т.е. условия коммутативности для нее выполняются

Описаны правила построения А- и В-матриц передачи блоков и связей. Показано, что введение дополнительных матриц связи является платой за универсальность и общность предлагаемого метода.

На основе обобщенного метода А-матриц разработаны алгоритмы анализа частотных, шумовых, температурных и статистических характеристик РЛТ.

Алгоритмы расчета частотных харакоеристик тракта строятся на основе решения уравнения равновесия цепи и известных в литература ■ соотношений. Расчет шумовых параметров РЛТ производится на осрове принципа суперпозиции, который для шумящих линейных . систем применим к спектральным интенсивности,! шумов. Показано,что суммарная спектральная интенсивность шумов на выходе тракта от статистически независимых шумовых источников токов и эдс, входящих в него функциональных элементов, определяется как

где - вэктор, состоящей из энергетических спектров шумовых

напряжений и токов на входах £-ого многошлоюсника (блока).

На осноЕе энергетических спектров шума и сигнала на входах и выходах исследуемого тракта 'в . работе выведены соотношения для' расчета дифференциального и интегрального коэффициента шума, а также отношения сигнал/шум.

Алгоритмы расчета отклонения (нестабильности) А- или В-пара-метров РЛТ при детерминированных (включая температурные) и случайных изменениях параметров элементов, входящих в функциональныые узлы и устройства тракта, построены на основе метода малых приращений путем разложения соответствующих функций РЛТ в ряд Тейлора.

только слева: ВЫ = Е, а АхВ * Е, где Е- единичная матрица.

<=1 J=2¡¡

В частности, показано, ' что при детерминированных изменениях параметров элементов схемы тракта матрица приращений его А-параметров описывается следующим выражением

J*1 н

N П,

^=11=1

ах

Л'

где í = , - вектор изменяющихся параметров элементов

всех блоков тракта; , ,.. - вектор йзменящихся

параметров элементов в ./-ом блоке тракта.

При случайных и независимых изменениях параметров элементов

тракта (технологическом разбросе), законы распределения которых

-,2

Л

.п

ратических отклонений А-параметров всего тракта определяется как

~ „ «

n ' п.

<Л Г

П

ах.

-л П

аналогичные формулы",

х 0_

'л

полученные через

¿И г=1 В главе приведены В-параметры тракта.

Важное место в главе занимает исследование влияния нестабильности параметре РЛТ и его внутренних шумов на точность измерения угловых координат моноимпульсных РЛС. С этой целью исследована связь между А- и В-параметрами РЛТ и углом пеленгации РЛС для двух типов углового датчика' (антенно-фидерной системы).

Разработанный математический аппарат позволяет производить всестороннее исследование точностных характеристик азимутальной пеленгации 1юноимпульсных РЛС на основе единого подхода с помощью обобщенного метода А-матриц. Показана высокая эффективность предлагаемых алгоритмов по сравнению с существующими.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию и разработке Методов и алгоритмов анализа . частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик ФУ и устройств РЛТ, необходимых при исследовании и проектировании РЛТ на схемотехническом уровне. Показано,, что существующие в настоящее время алгоритмы и программы анализа электронных схем, необходимые для решения этих задач, являются по сути разрозненными, используют различные методы и подходы для вычисления параметров и имеют существенные ограничения по быстродействию и точности расчетов.Предложены и разработаны обобщенные алгоритмы анализа основных Функций электрон-

шхсхем ФУ и устройств РЛТ на основе метода обратной У-матрицы (матрицы проводимости). К функциям, подлежащим определению, относятся частотные и фазовые характеристики, спектральные интенсивности и коэффициент шума, чувствительность и отклонение схемных функций.обусловленные разбросом параметров элементов, устойчивость й температурная стабильность.

Алгоритмы анализа амплитудно- и фазочастотных характеристик схемы получены через элементы обратной У-матрицы на основе известных в литературе соотношений.

Алгоритм расчета спектральной интенсивности шумов на выходе

схемы получен через элементы обратной У-матрицы, и имеет ющий вид

у а | 2 4кТ 4 3

,(») = ^ К,р-2,т — +Ц а=11 па ц=1 {=1

г

• <

+

следу-

выхл1

• 1

1

В это» выражении': J - номер потенциальной точки выхода; а,к,э номера потенциальных точек включения ц-го транзистора в схему (база, коллектор, эмиттер); р,и - номера потенциальных точек включения резистора Дд? .....елем0НТЫ обратной матрица прово-

•••'•^щи ~ Функционально зависимые источники

димости схемы;

шумового тока ц-го транзистора, пересчитанные к его внешним полисам. Получены также алгоритма для расчета дифференциального и кн-тегральйогс коэффициента шума.

Алгоритмы анализа отклонений (нестабильности) функций эл.'.; -тронных схем, обусловленных как дэтерминированными, так и случей-кыми изменениями параметров элементов, реализованы нв основе катода малых приращений путем разложения схемной функции ь ряд Тейлора. В частности показано, что при температурных .изменениях параметров элементов схемы отклонение схемной функции определяется как

ч

= I

2 ор^Ъ.ш.ту 0

к

1=1

ох,

е{Д Т

„

Ц.=1 ^=1

аг\и вт а1цэ ат ■ "У аТ

1=1

АГ

где вектор параметров пассивных элементов схемы; $ - вектор параметров активных элементов схемы (транзисторов); Й - .вектор

температурных коэффициентов пассивных элементов; - параметры внутренних элементов модели замещения ц-го активного элемента; у - режим питания ц-го активного элемента по постоянному

току.

Алгоритмы вычисления чувствительности (частных производных) схемных функций к изменению параметров элементов, входящих в эти выражения, .получены .путем аналитического дифференцирования выражений для схемных функций. Показано, что частные производные, ■ так же как и другие схемные функции, полностью выражаются через элементы обратной У-матрицы.

Особое место в главе занимает разработка и исследование критерия для анализа устойчивости .электронных схем ФУ и устройств РЛТ в частотной области. Показано, что наиболее целесообразным для такого анализа является Критерий Михайлова. Однако воспользоваться им в существующем виде лри частотном анализе затруднительно из-за отсутствия априорных сведений о порядке исследуемой схемы. Предложена, тлодкфицированная формулировка критерия Михайлова: для устойчивости схемы необходимо и достаточно, чтобы функция аргумента детерминанта схемы &.(№) при изменении частоты № № нуля до бесконечности являлась монотонно возрастающей,- и чтобы функция . | 1 при о + со была монотонно убывающей. Такая новая

формулировка критерия устойчивости Михайлова является более удобным и формализованным его выражением, пригодным для анализа устойчивости электронных схем РЛТ в.-. частотной области. Отмечается, что необходимость проверки второго условия является платой за отсутстствие информации о,порядке исследуемой схемы.

Разработанные в главе алгоритмы позволяют производить всесторонний анализ электронных схем РЛТ на основе единого матричного подхода с помощью элементов обратной У-матрицы. Получены оценки эффективности предложенных алгорйтмов' относительно существующих. В частности показано, что для*расчета вЬех указанных функций схемы на одной фиксированной частоте необходимо произвести лишь однократное обращение матрицы проводимости схемы, что требует примерно того же машинного времени, что и известные алгоритмы, предназначенные только для частотного анализа.

В третьей главе диссертации произведена формулировка задачи параметрического синтеза и оптимизации схем РЛТ по совокупности граничных и экстремальных критериев как в нормальных климатических

условиях, так и при температурных воздействиях. Решение задачи параметрической оптимизации в нормальных условиях производится в пространстве параметров варьируемых элементов схемы, а оптимизация схемы при температурных воздействиях производится в пространстве параметров их температурных коэффициентов. При этом выделяются и исследуются два ванных аспекта проблемы .оптимизации РЛТ: формулировка критериев оптимальности и решение задачи оптимизации по сформулированным критериям. С этой целью сформулированы частные критерии оптимальности й исследованы способы организации их формальной и неформальной структуры, позволяющей более корректно подходить к решению некорректных задач оптимизации. Известные в настоящее время типы функций ошибки (неформальная структура), используемые при построении частных критериев оптимальности, жестко связывают относительную форму схемных функций и их абсолютные значения, что неоправданно усложняет решение задачи параметрического синтеза, а зачастую приводит к неправильным практическим результатам. В связи с этим предложено разделить требования к функция!.. схемы по получению заданных абсолютных значений и по их относительной форме. В частности, для оптимизации электронных схем по

заданной АЧХ схемной функции й£ (и) предложена следующая структура критерия оптимальности

|| ■ У, »>)

Г№\?,С£, у, 1»Л ш 1

такг|Р. (а>Л ш '

а для ФЧХ

««^=61

1 -

+ е 7 -

таг! Р. (ю)\ || и> *_

у, ш'Л

V) II

у, Ш)-?^, у, и>0).

таг|»> (ЗЬ, у, ю)ч>лЗ:, у, го )| таг|рЛш)-р (ш л ш ш

тох\Р1(ш)-Р1(11)0)\

Н,

1-

таг|*>{($,' у, Ф

з

где весовые коэффициенты, 2 5,= 1; - резонансная частота.

Показано, что такая . структура частных' критериев оптимальности, благодаря введению весовых коэффициентов, выгодно отличается от известных своей гибкостью, в смысле . формулировки требований, и универсальностью формы записи, а также в значительной степени способствует успеху решения задачи параметрической . оптимизации схем РЛТ.

.Значительное внимание уделено исследованию способов объединения частных критериев оптимальности в один обобщенный критерий. В результате, предложена следующая формулировка обобщенного критерия

Я($) = Я^Ъ) + Д Ф - +

В этом выражении

< О,

Ау если Я- > О

О, если.

(Ю)

=

О, если х. - х? > 0, _ • н

Ь{, если х1 - хг} < О,

О, если я® - > О, Ь{, если з^ < О,

где

= сг^; + дв^й», . •

iQ.fi; - уступка по (-му критерию;

I л

Я1(&) - оптимальное, значение (-го критерия;

х^ _ верхняя и нижняя границы параметра элемента х{

Ь1 - константы.

Разработанный критерий позволяет посредством изменения параметров Л.{ и Щ^) реализовать процесс параметрической оптимизации как одновременно по всей совокупности частных критериев (метод объединения . количественно соизмеримых частных критериев), так и постепенное подключение частных критериев (метод "последовательных уступок").

Особое место "в главе занимает разработка метода для решения задачи термостабилизации электронных схем РЛТ. Показано, что задача минимизации температурных отклонений (нестабильности) схемных функций при вариации температурных коэффициентов элементов схемы, являясь задачей линейного или выпуклого .программирования, может быть.решена в глобальном смысле.

Основное содержание главы посвящено исследованию и разработке нового метода оптимизации электронных схем РЛТ - "лога-рифмизации переменных". Суть метода состоит в переходе от обычного масштаба для переменных оптимизации к их логарифмическим значениям. В результате решение исходной системы существенно нелинейных алгебраических уравнений, представляющих собой совокупность критериев оптимальности, сводится к последовательности решений систем линейных уравнений того же порядка и с тем же количеством переменных, что и исходная система. Показано, что процесс последовательного решения систем линейных уравнений сходится к некоторому точному решению с квадратичной скоростью, что соответствует для исходной системы нелинейных уравнений скорости сходимости, равной е2 ■ . Произведена сравнительная оценка некоторых наиболее эффективных алгоритмов поисковой оптимизации и метода "логарифмизации переменных" на ряде тестовых функций, отображающих особенности рассматриваемого класса задач., Показаны вычислительные возможности выбранных алгоритмов для решения задачи параметрического синтеза и оптимизации электронных схем РЛТ.

Четвертая глава диссертации носит прикладной характер и посвящена исследованию вопросов, связанных с принципами построения и практической реализацией РЛТ вторичной амплитудной суммарно-разностной (АСР) моноймпульсной РЛС. Предложена структура и рассмотрены принципы работы обзорного АСР моноимпульсного ПУ с подавлением боковых лепестков (ПБЛ) диаграммы направленности (ДН) основной антенно-фвдерной сиртемы (АФС). Исследовано влияние, которое оказывают нестабильности параметров РЛТ и его внутренние шумы на пеленгационную характеристику РЛС. Показано, что при оценке нестабильности пеленгационной характеристики АСР моноимпульсной РЛС следует ' учитывать в первую очередь нестабильности амплитудных характеристик антенно-фидерного тракта и фазовых характеристик двухканального РЛТ.

Основное содержание главы посвящено исследованию вопросов, связанных с принципами построения, параметрическим синтезом, оптимизацией м термостабилизацией электронных схем основных функциональных элементов тракта промежуточной частоты (ПЧ), обеспечивающих максимальную фазовую стабильность и идентичность параметров его каналов. В частности, приведены результаты оптимизации широкополосного предварительного усилителя ПЧ, широкополосного главного усилителя ПЧ и избирательного фазового детектора с регулируемым фазовым сдвигом. Показано, что в

результате оптимизации параметров тракта удалось уменьшить среднеквадратическую ошибку пеленгации РЛС, обусловленную разбросом параметров его элементов, в 1,6 раза, а ошибку, обусловленную шумами, в 1,2 раза.

В приложении I приведены результаты исследования и разработки обобщенных ¡.тоделей компонентов электронных схем РЛТ. В частности, разработаны обобщенные модели многообмоточного трансформатора и высокочастотного биполярного транзистора, которые описывают их частотные шумовые и температурные свойства.

Приложение 2 прсвящено исследованию инструментальной погрешности пеленгации исследуемого в диссертации варианта моноимпульсной РЛС, обусловленной шумами РЛТ.

Приложение 3 включает в себя рассмотрение структуры и особенностей реализации пакета прикладных программ, разработанного на основе методов и алгоритмов, предложенных в диссертации, и предназначенного для моделирования и оптимизации РЛТ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые обобщен метод А-матриц (матриц передачи) для системного анализа, частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик радиочастотных трактов с разветвленной структурой, включающей в общем случае многополюсники с неравным ■шелом входов и выходов, на основе которого разработаны алгоритмы для исследования инструментальных погрешностей измерения угловых координат моноимяульезшх РЛС, обусловленных нестабильностью пара-кзтров и шумами радиочастного тракта. •

2. Разработаны алгоритмы для схемотехнического анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик отдельных функциональных узлов и устройств радиочастотных трактов, их чувствительности и устойчивости на основе метода обратной У-катрицы, отличающиеся от известных высокой вычислительной эффективностью.

3. Впервые предложена модифицированная формулировка критерия устойчивости Михайлова, которая не требует априорных сведений о порядка характеристич.еского полинома исследуемой схемы.

4. Предложены и разработаны способы построения частных и обобщенных критериев оптимальности, позволяющие, в отличив от известных, более гибко и корректно подходить к решению задачи мнгокритериаль-ной параметрической оптимизации, а также новый эффективный метод "логарифмизашш переменных" для -решения задачи параметрического

синтеза и оптимизации электронных схем радиочастотных трактов.

5. Разработан и апробирован метод решения задачи оптимизации электронных схем радиочастотных трактов по критерию температурной стабильности, основанный на методах линейного или выпуклого программирования и обеспечивающий решение задачи в глобальном смысле.

6. На основе предложенных в диссертации методов, алгоритмов и | пакета прикладных программ разработан двухканальный PJIT для вторичной АСР моноимпульсной РЛС, обладающий высокими качественными показателями; показано, что в результате оптимизации параметров тракта удалось уменьшить средне^вадратическую ошибку пеленгации РЛС,обусловленную разбросом параметров элементов, в 1,6 раза, а ошибку, обусловленную шумами, в 1,2 раза.

ПУБЛИКАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. Анализ шумовых и частотных свойств электронных цепей на ЭЦВМ/ Акопянц Х.Г., Кучай Л.А., Шустерман Л.Б., Хокканен-Паклов Е.С.//Вопросы радиоэлектроники. Сер.ОТ. - 1975. - N10.- С.127-136.

2. Акопянц Х.Г., Голубенко Е.В., Шустерман Л.Б. Комплекс программ для анализа и оптимизации линейных электронных цепей в частотной области //Машинное проектирование электронных схем: Науч. техн. сб.. - М.,1975. - С.196-197.

3. Алгоритмы и программы для оптимального 'проектирования малошумящих радиоэлектронных схем/ Акопянц Х.Г.,<,, Голубенко Е.В.,Злыдина Л.М., Шустерман Л.Б.//Тез. докл. Республ. науч.-техн. конф. поев. "Дню радио", Таллин, 1977. - Таллин, 1977..- С.40-42.,

4. Подсистема для автоматизированного проектирования малошумящих линейных трактов РЭА/ Акопянц Х.Г., Голубенко Е.В., Злыдина Л.М., Шустерман Л.Б.// Автоматизированное проектирование в.радиоэлектронике и приборостроении. - Л., 1979. г С.17-22. - (Изв.ЛЭТИ; Вып.235).

5. A.c. 961459 СССР, МКИ4 G01S7/28G. Приемное устройство вторичного моноимпульсного радиолокатора / Теуш Д.Л., Кац Г.Р., Конев Ю.В., Шустерман Л.Б. (СССР). - N 3214756/18-09;- Заявл. 08.12.80; Не публикуемое.

6. Система схемотехнического проектирования полупроводниковых GaAs СВЧ кристаллов / В.Б. Михайлов, Г.И. Уколов, Л.Б. Шустерман и др. /'/Теоретические и прикладные вопросы разработки, внедрения и эксплуатации САПР РЭА: Науч. техн. сб./МАИ.- М., 1984.- С.197-198.

7. A.c. I401557 СССР, МКИ4 H03D3/26. . Селективный фазовый детектор / Воробьев C.B., Уколов Г.И., ШульманМ.И., Шустерман

Л.Б. (ССОР). - N 3779841/24-09; Ваявл. 10.08.84; ОпуЬл. 07.06.88, БЮЛ. N21. - Зс.

8. Хокканен-Павлов Е.С..Шустерман Л.Б. Высокочастотная модель транзистора типа 2Т306 //НШЭИР М., РЖШОРГ. - 1974. ,- 24с. - Деп. N 3-3764.

9. Шустерман Л.Б. Обобщенный метод А-матриц для анализа линейных радиотехнических систем //Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР- - 1983. - N 13. - С. 107-115.

10. Шерман А.Л.,-Шустерман Л.Б. Оптимальная реализация электронных схем на ЭЦВМ //Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. - 1974.-N7. - С. 89-96.

11. Шустерман. Л.Б. Метод "логарифиизации переменных" для решения систем компонентных уравнений при синтезе электронных схем // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. - 1977.' - N10.- С. 111-116.

12. Шустерман Л.Б. Метод решения компонентных уравнений при реализации электронных схем// Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1977. - Т.20, N12. - С.83-84.

13. Шустерман Л.Б_. Один метод глобально-оптимального решения задачи структурного синтеза электронных цепей/-/ Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ. - 1975. - N 13. - С. 104-110.

14. Шустерман Л.Б., Гуревич'и.В. Метод температурной стабилизации параметров линейных электронных цепей // Автомати-трованное проектирование в электронике и приборостроении. - Л., 1978. - С.87 - 91. - (Изв. Ленингр. электротехн. ин-та. Вып.249.).

15. Шустерман Л.Б., Васильев A.B., Хокканен-Павлов ,Е.С. Анализ температурной стабильности линейных электронных цепей // Труда ШИР: Сб. тр.. - М., 1977. - N3. - С. 126-143. -

16. Шустерман Л.Б. Метод последовательного исключения для поиска глобального оптимума многоэкстремальных алгебраических функций// Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1979. - Т.22, Н6,- С. 5863.

17. Шустерман Л.Б. Модифицированный критерий Михайлова-для анализа устойчивости линейных электронных цепей в .частотной области//- Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении. - Л., 1981. - С. 55-61. - (Изв. ЛЭТИ; Вып.296).

18. СВЧ-модуль приемного, устройства дециметрового диапазона на основе арсенид-галлиевых монолитных интегральных схем f Шустерман Л.Б., Уколов Г.И., Филаретов Г.А., Гук В.Г.// Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОВР. - 1991. - N7. - С. 29-43.

19. Расчет и экспериментальные характеристики арсенид-гзллме-

ьых монолитных схем дециметрового диапазона / Щустерман Л.Б., Филаретов Г. А., Гук В.Г., tВолчек Ю.Г.// Электроника СВЧ. Сер Л. т 1988. - Вып.1(286). - С. ?3-34.

20. Состояние и персцективы развития САПР •арсенид-галлиевых монолитных схем и модулей / Щустерман Л.Б., Филаретов Г.А., Михайлов В.Б., Мальвдв П.П.//.Про0яеиысоздания интеллектуальных систем автоматизированного проектирована интегральных схем. - М., 1991. - С.134-146. - (Фундаментальные и поисковые исследования ц интересах обороны страны; Вып. 73-74).

21. Шустерман Л.Б., Гагёрин Ю.й. Моделирование и идентификация параметров компонентов электронных схем: Учеб. пособие / ЦООНТИ "ЗКОС". - М., 1980. - 41 с.

22. Шустерман Л.Б., Филаретов Г.А., Мазюкевич Т,В. Организация структуры критериев в задачах векторной оптимизации радиотех-' нических цепей и систем // Информатика. Gap. Автоматизация проек- 1 тирования. - 1993. .- Вып.З. - С. 45-54.

23. Шустерман Л.Б., Мазюкевич Т.В. Частные и обобщенные критерии при оптимизации радиотехнических цепей и систем// Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1993. - Выц,3. - С. 91-10Ü •

24. Conatruction, calculation and experimental characteristics of Ga-As monolithic.Integrated modules / Ukolov G., Gook V., Makarova T., Filaretov G., Shusterman b. // 5-th Uifeernational conference of microwave technic "MITEK0-90", ParduWee, 1990. -Pardubice, 1990. - P. 135-137.

Подписано в печать¿3.02.95 Формат 60*84/16 Печать офсетная. Заказ № 30 Печатный лист 1,0 Тираж 100 экз.

Ротапринт МГП "Поляком" 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф. Попова, 5