автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Структурный синтез высоколинейных приемно-усилительных трактов

10 V« Минский радиотехнический институт

1 9 ДПР »393 •

На правах рукописи

ГОРБАЧЕВ КОНСТАНТИН ЛЕОНИДОВИЧ

СТРУКТУРШЙ СИНТЕЗ ЕЬЮОКОЛИНЕЯНЫХ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫХ ТРАКТОВ

Специальность 05.12.17 "Радиотехнические и телевизионные системы и устройства"

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

Минск 1993

Работа выполнена в Минском радиотехническом институте

Научный руководитель - д. т. н., профессор Чердшщев Е А.

Оппоненты - д. т. н., профессор Апорович А. Ф., к. т. н.. доцент Дорошев Е П.

Ведущая организация - БНИИРПА им. А. С. Попова, г. С-Петербург

Защита состоится " в " мая 1993 г. в _часов на заседании специализированного совета К 056.05.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Минском радиотехническом институте - 220600, г. Минск, уд. П. Бровки, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Г) Л

Автореферат разослан "с ^ " ^ и 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 056.05.02, кандидат технических наук, доцент ,,

и

\_-Ткаченко А. Е

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одной из актуальных проблем развития радиотехники является проблема электромагнитной совместимости (ЭМС), под которой понимается способность радиоэлектронных средств (РЭС) одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных помех и не создавать недопустимых радиопомех другим РЭС. Актуальность проблемы определяется увеличением числа одновременно работающих РЭС, увеличением их дальности действия за счет роста мощностей излучений и снижения пороговых уровней приема, концентрация большого числа РЭС на малых территориях и т. п. Отмеченные причины - следствие научно-техничежого прогресса - неустранимы в своей основе; их влияние с течением времени усиливается. Пути решения проблемы ЭЫС можно разбить на два этапа: всесторонний анализ ЭМС и обеспечение совместимости (этап синтеза). Исследование ЭМС с использованием моделей электромагнитной обстановки (ЭМО) позволяет сделать вывод, что для обеспечения ЭМС необходима зашита от непреднамеренных помех при условии, что все эти помехи априорно обладают энергетическим превосходством над полезным сигналом. На.этапе синтеза выделяют технические и организационные мероприятия, способствующе решению проблемы ЭЫС. Технические мероприятия осуществляются обычно на уровне отдельных РЭС и сводятся к улучшению характеристик аппаратуры с точки зрения ЭМС. К ним относятся: снижение уровня паразитных излучений радиопередатчиков; совершенствование радиоприемных устройств (РЛУ) путем закрытия паразитных каналов приема; совершенствование приемных и передающих антенн в направлении улучшения пространственной избирательности; адаптация РЭС к ЭМО и т. д.

Во внутрипроблемной иерархии ЭМС РПУ занимает промежуточное положение между устройством и системой. Как часть радиосистемы (РС) РПУ, с одной стороны, обладает свойствами, влияющими на тактико-технические характеристики РС, с другой стороны, РПУ должно влиять не только на характеристики РС, но и удовлетворять тем требованиям, которые вытекают из функций, возложенных на систему. Поэтому при решении проблемы ЭМС встает задача синтеза РПУ с заданными характеристиками. К характеристикам ЭМС РПУ относится частотная избирательность, измеряемая многосчгнальными методами,.учиги-

ванцая такие явления, как блокирование, перекрестна и интермодуляционные искажения, определяемые нелинейностью амплитудной характеристики PIE/. Для улучшения параметров многосигнальной избирательности РПУ необходимо повышать линейность составляющих его узлов и блоков, в число которых входят и приемно-усшштельные тракты (ПУТ).

Таким образом задача синтеза высоколинейных ПУТ является составной частью проблемы улучшения ЭДО РЗС, актуальность которой определяется непрерывным ужесточением ЭЫО. Решение данной задачи позволит улучшить характеристики ЗМС радиосистемы, в состав которой входит рассматриваемый ПУТ; а также при неизменных характеристиках ЭМС радиосистемы облегчить требования к характеристикам ЭДО остальных ее компонентов.

Научная задача состоит в разработке метода синтеза високолинейных ПУТ на основе теории параметрической инвариантности и нулевой чувствительности (НЧ) с учетом неточности аылоднения условий НЧ (ПУТ с Е-чувствительностью), а татке метода адаптивной защиты от нелинейного поражения подобных трактов.

Цель исследования - применение методов теории параметрической инвариантности и НЧ для синтеза высоколинейных ПУТ; определение основных положений метода структурного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью; . разработка процедуры регулярного синтеза высоколинейных ПУТ; разработка метода структурной адаптивной защиты от нелинейного поражения и процедуры регулярного синтеза адаптивных высоколинейных ПУТ.

Научная новизна заключается в том, что в отличие от известного метода структурного синтеза высоколинейных ПУТ, основанного на теории параметрической НЧ, предлагаемый в диссертационной работе метод разработан с учетом неточности выполнения условий НЧ (вариации параметров элементного базиса).

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:

- определить метод синтеза структур високолинейных ПУТ на основе теории параметрической инвариантности и НЧ с учетом вариации параметров элементного базиса;

- определить основные положения структурного синтеза высоко -линейных ПУТ с Е-чувствительностью: структурные свойства и ваконо-

мерности формирования нелинейных характеристик тракта; зависимость улучшения нелинейных характеристик тракта от порядка НЧ; предельные возможности улучшения нелинейных характеристик тракта, ограничиваемые числом и характеристиками <10;

- синтезировать структуру ПУТ с заданными нелинейными характеристиками на основе с ограниченной линейностью;

- определить метод структурной адаптивной защиты от нелинейного поражения ПУТ с Е-чувствительностью;

- синтезировать структуру адаптивного ПУТ с заданными нелинейными характеристиками.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что:

- предложенный в работе метод структурного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью позволяет синтезировать в классе трактов, удовлетворяющих условиям НЧ, множество структур, обеспечивающих заданный выигрыш в нелинейных характеристиках с учетом вариаций параметров элементного базиса;

- разработанн!!й алгоритм регулярного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью позволяет по заданным нелинейным характеристикам синтезируемого ПУТ и исходных 40 определять соотношение между' сложностью (числом 40) и точностью выполнения условий НЧ в структуре тракта и проектировать ПУТ с заданными нелинейными характеристиками;

- разработанный алгоритм регулярного синтеза адаптивных высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью позволяет проектировать адаптивные ПУТ, удовлетворяющие заданным требованиям к нелинейным характеристикам за счет введения адаптивной зашиты от нелинейного поражения;

- оптимизированы с точки зрения улучшения нелинейных свойств схемотехнические аспекты построения согласованных с различим™ вицами отрицательной обратной связи (ООС). Даны рекомендации по построению 40 с резистивной ООС.

Реализация результатов. Некоторые результаты диссертационной работы были получены и использованы при проведении НИР с Омским НИИ приборостроения по созданию высоколинейного широкополосного антенного усилителя диапазона ДКМВ-МВ и НИР с Всесоюзным НИИ телевидения и радиовещания по разработке широкополосного измерительно-

- 4 -

го радиоприемника диапазона ДКМВ.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты, полученные в диссертационной работе, изложены в 8-ми работах, в числе которых: четыре статьи; одна заявка на изобретение; одно положительное решение по заявке на изобретение; один отчет о НИР; одно авторское свидетельство на изобретение.

Основные положения, предъявляемые к защите:

1. Исследование возможностей улучшения нелинейных свойств ПУТ на основе теории параметрической инвариантности, НЧ и Е-чувстви-тельнорти.

2. Определение предельных возможностей структурного подхода к линеаризации ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ, с учетом вариации параметров элементного базиса.

3. Метод структурного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувстви-тельностью.

4. Алгоритм регулярного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью.

5. Метод структурной адаптивной защиты от нелинейного поражения ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ.

6. Алгоритм регулярного синтеза адаптивных высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностыа.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложения.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Объем работы составляет 199 с., в том числе 152 с. машинописного текста, 37 рисунков на 30 с., список использованных источников из 9? наименований на 10 с., приложение на 17 с.

СОДЕРЖАНИЕ.РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы; определены научная задача и цель исследования; изложены научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность работы; приведены сведения о реализации результатов, апробации работы и основные положения, выносимые на зашиту.

Конкретизирована область исследования, включающая в себя ши-

рокоподосные ПУТ, работающие в составе РПУ, освещено современное состояние структурных методов синтеза высоколинейных ПУТ. За основу при решении поставленной научной задачи - синтеза высоколинейных широкополосных ПУТ - принят метод структурного синтеза, использующий теорию параметрической НЧ и аппарат обобщенных структур. Данный метод позволяет синтезировать ПУТ с линейностью, превосходящей линейность составляющих его элементов. Однако анализ результатов целого ряда экспериментальных исследований подобных ПУТ выявил неадекватность нелинейных свойств математической и физической моделей тракта, причиной чего является неточность выполнения условий настройки в структуре ПУТ, обусловленная вариацией параметров элементов тракта в диапазоне входных воздействий.

Освещены известные структурные методы адаптивной защиты от Нелинейного поражения широкополосных ПУТ и их общий недостаток, заключающийся в уменьшении линейного коэффициента передачи с повышением линейности. В сочетании с ухудшающимися либо, в лучшем случае, неизменными шумовыми свойствами адаптивных ПУТ это приводит к . ухудшению шумовых характеристик РС, на входе которой размещен рассматриваемый тракт.

В первом разделе производится выбор и обоснование математической модели нелинейного ПУТ; рассматриваются вопросы применения методов параметрической инвариантности и нулевой чувствительности для синтеза высоколинейных ПУТ; определяется критерий синтеза структуры ПУТ.

Нелинейные свойства ПУТ и входящих в него ФЗ характеризуются с помощью функционального ряда Вольтерра (ФРВ), ядра первого,... э-го порядка которого образуют систему нелинейной характеризаций. Под улучшением нелинейных свойств (характеристик) ПУТ в работе понимается уменьшение соответствующих нелинейных ядер ФРВ, описывающего рассматриваемый тракт; под выигрышем в нелинейных характеристиках ПУТ по. сравнению с исходным 28 - отношение нелинейного ядра рассматриваемого порядка, характеризующего ФВ, к нелинейному ядру этого л® порядка, характеризующего ПУТ.

Шумовые свойства ПУТ и ФЗ характеризуются с помощью эквивалентного источника шума, приведенного ко. входу тракта (звена).

Для характеризации структуры ПУТ выбран топологический метод, при котором множество узлов математической модели отражает пере-

менные состояния тракта (напряжения в сечениях ПУТ), а множество ветвей (идеализированный элементный базис) - физический элементный базис тракта (соответствующие 58 операторы). Идеализированный элементный базис состоит из направленных ветвей двух видов:

- ФЗ с нелинейным оператором передачи, описываемым ФРВ (далее - просто ФЗ);

- Фв с линейным оператором передачи (далее - пассивная соединительная ветвь).

Известно, что граф ПУТ из п № с произвольной пассивной подсхемой всегда может быть преобразован в обобщенный векторный граф, отображающий все возможные схемные топологии тракта на заданном множестве Фа Зункциональные связи между характеристиками ФЗ и ПУТ в обобщенном векторном графе могут быть установлены с использованием обобщенных и частных линейных коэффициентов передачи, определяющих передачу сигнала между узлами графа ПУТ соответственно с учетом ФЗ и только по пассивной подсхеме.

Известно, что нелинейность Ф8 (ПУТ) может быть представлена как изменение его параметра (оператора передачи) под воздействием входного сигнала; нелинейное <ВЗ при этом представляется линейным звеном с включенным на выхол* генератором нелинейных искажений, сигнал которого является нелинейной функцией входного сигнала звена рассматривая сигнал нелинейных искажений (а также и внутренние шумы 46) как внешнее воздействие, методами теории параметрической инвариантности и НЧ можно исключить ¿ибо минимизировать его прохождение на'выход ПУТ, т.е. улучшить нелинейные свойства тракта.

Показано, что достижение в ПУТ параметрической инвариантности оператора передачи тракта одновременно к операторам передачи всех <Ш приводит к потере трактом усилительной способности, т. е. принципиально невозможно построение идеальна линейного ПУТ на основе нелинейных усилительных звеньев.

Достижение в ПУТ абсолютной НЧ (т.е. равенство нулю функций чувствительности оператора передачи ПУТ к операторам передачи нелинейных ФЗ) также невозможно; реализуемым для рассматриваемого класса систем является НЧ с точностью до линейных коэффициентов передач ФЗ. Приведены известные структурные свойства ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ, и физические принципы реализации данных условий. Наибольший выигрыш в линейности ПУТ достигается при макси-

мально возможном порядке НЧ, на единицу меньшем числа (КЗ в тракте. Известный метод регулярного синтеза высоколинейных ПУТ состоит в выделении на основе данных свойств из обобщенного векторного графа структуры синтезируемого тракта; число ФЗ в синтезируемом тракте определяется заданными нелинейными характеристиками ПУТ. Тракт с НЧ строится таким образом, что усиление входного сигнала происходит только в одном <КЗ, которое и определяет нелинейные характеристики ПУТ; шумовые свойства тракта определяются другим которое может быть выбрано малошумящим. Улучшение нелинейных характеристик ПУТ по сравнению с исходным <ГО при усложнении структуры тракта происходит за счет размена линейность-усиление (линейный коэффициент передачи ПУТ определяется ©3 с наименьшим усилением).

Показано, что нелинейные свойства ПУТ с НЧ зависят от их структурной реализации; выявлены структурные свойства, выделяющие в классе ПУТ с НЧ тракты с наилучшими нелинейными характеристиками.

Ш втором разделе рассматривается влияние перехода к Е-чувствительности на результаты синтеза высоколинейных ПУТ с НЧ; для ПУТ с Е-чувствительностью определяются структурные свойства и закономерности формирования нелинейных характеристик, зависимость улучшения Нелинейных характеристик от порядка НЧ, предельные возможности улучшения нелинейных свойств, ограничиваемые числом и характеристиками исходных <КЗ; определяется метод синтеза структуры ПУТ с заданными нелинейными характеристиками.

Штод структурного синтеза высоколинейных ПУТ с НЧ предполагает строгое соблюдение в синтезированной структуре условий НЧ, т. е. некоторого соотношения параметров 50 и пассивных соединительных ветвей. Однако на практике выполнение подобного условия в широком диапазоне входных воздействий возможно лишь с некоторой конечной точностью, т.е. можно говорить об Е-чувствительности в ПУТ, получаемом при физической реализации тракта, чья математическая модель удовлетворяет условиям НЧ. Под Е-чувствительностью понимается ситуация, когда в рассматриваемом ПУТ условия НЧ выполняются с некоторой конечной точностью; функции чувствительности оператора передачи ПУТ к операторам передачи $в при этом принимают некоторое не равное нулю значение Е, величина которого зависит от точности выполнения условий НЧ. Термин "ПУТ, удовлетворяющий условиям НЧ"

применяется при обсуждении таких свойств, "которые ре зависят от точности выполнения условий НЧ.

Приведена известная зависимость величины Е функции чувствительности от ошибок настройки по модулю и фазе входящих в нее коэффициентов передач 46 и пассивных соединительных ветвей.

Показано, что при переходе к Б-чувствительности в ПУТ с НЧ, полученном с помощью известного метода структурного синтеза на основе обобщенных структур, нелинейные характеристики тракта определяются нелинейными характеристиками исходного 46 и не зависят от числа звеньев (порядка НЧ) в тракте; максимально возможный выигрыш в нелинейных характеристиках по сравнению с исходным 40 достигается при единичном порядке НЧ и определяется величиной £. Щумовые свойства подобного ПУТ при достаточно большом числе 46 в тракте определяются шумовыми свойствами всех активных звеньев. Однако ПУТ, удовлетворяющие условиям НЧ первого порядка, могут служить основой для дальнейшего развития метода структурного синтеза

Установлено, что построение структуры ПУТ с Е-чувствительностью, в котором возможно улучшение нелинейных характеристик с ростом порядка НЧ (усложнением структуры) возможно на основе принципа итерирования: из исходных 46 с использованием известного метода структурного синтеза строится ПУТ, удовлетворяющий условиям НЧ первого порядка, затем полученный тргчкт рассматривается как новое 46 с улучшенными нелинейными свойствами и на его основр строится новый ПУТ, удовлетворяющий условиям НЧ первого порядка, и т.д.

Для того, чтобы на каждом шаге (итерации) синтеза ПУТ с Б-чувствительностью в максимально возможной степени (определяемой точностью выполнения условий НЧ) улучшались нелинейные характеристики тракта, необходимо, чтобы начинай с э-й итерации при синтезе по критерию минимума нелинейности б-го порядка каждое новое добавляемое 46 превосходило по линейности предыдущее добавленное звено. В качестве таких 46 можно применить тракты (называемые в дальнейшем каналами), получаемые на предыдущих шагах настоящего синтеза Определены зависимости выигрыша в нелинейных характеристиках произвольного порядка ПУТ с Е-чувствительностью по сравнению с исходным 46 от числа 48 (порядка НЧ) в тракте; от числа каналов при фиксированном порядке нелинейности., минимум которой является кри-

терием синтеза; от порядка нелинейности, минимум которой является критерием синтеза, при фиксированном числе каналов в тракте.

Показано, что синтезируемый ПУТ может быть построен таким образом, что его шумовые свойства будут определяться только одним ФЗ, которое может быть выбрано малощумящим.

Разработанный метод структурного синтеза высоколинейных ПУТ с Б-чувствительностью заключается, таким образом, в циклическом итерировании структур, удовлетворяющие условиям НЧ первого порядка.

Сформулирован алгоритм регулярного синтеза ПУТ с Е-чувствительностью, позволяющий синтезировать тракты с заданными нелинейными свойствами. Алгоритм позволяет непосредственно до процедуры синтеза на основе заданных нелинейных характеристик ПУТ и исходных 38 и точности соблюдения условий НЧ (величины £) определить порядок нелинейности, минимум которой является критерием синтеза, и сложность синтезируемого тракта (количество каналов и ■КЗ). Результатом алгоритма является структура (векторный граф) ПУТ с заданными нелинейными свойствами. Приведены примеры синтеза ПУТ.

В третьем разделе на примере согласованного элементного базиса рассматривался особенности построения и ограничения сложности (числа каналов и '16) синтезируемых ПУТ, определяемые свойствами направленных пассивных соединительных звеньев; формулируется алгоритм регулярного синтеза ПУТ с 6-чувствительностью на основз известной физической реализации тракта, удовлетворяющего условиям НЧ первого порядка

Под согласованным элементным базисом в работе понимается базис, в котором все пассивные соединительные и активные Ш имеют чисто активный и одинаковый входной и выходной импеданс.

Выявлены ограничения сложности синтезируемых ПУТ, определяемые свойствами направленных ответвителей, реализующих пассивные соединительные ветви:

- с ростом числа ФЗ в ПУТ пропорционально растут величины линейных коэффициентов передач «3, необходимые для реализации заданного усиления тракта;

- с ростом числа Ш в ПУТ пропорционально уменьшается необходимая для реализации заданных шумовых свойств величина Е функций чувствительности (т.е. увеличивается необходимая точность выполнения условий НЧ).

С учетом выявленных ограничений сформулирован алгоритм регулярного синтеза ПУТ с Е-чувствительностью в согласованном элементном базисе. Основой синтеза слудит известная физическая реализация ПУТ, удовлетворяющего условиям НЧ первого порядка, - усилитель "со связью вперед" (feedforward amplifier). Нелинейные свойства синтезируемых трактов характеризуются более удобными на практике параметрами "точка пересечения" (Intercept Point) второго и третьего порядков. Приведены примеры синтеза НУТ.

В четвертом разделе определяется вадача синтеза ПУТ с адаптивной зашитой от нелинейного поражения; структурные свойства ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ, позволяющие улучшать нелинейные свойства тракта с одновременным улучшением шумовых; разрабатывается метод структурной адаптивной зашиты от нелинейного поражения ПУТ с Е-чувствительностью; метод структурной адаптивной защиты ПУТ при малых значениях линейного коэффициента передачи; проводится сравнение разработанного и известных методов структурной адаптивной защиты от нелинейного поражения широкополосных ПУТ.

В настоящем разделе рассматривается синтез объекта управления (ПУТ с изменяемыми параметрами) адаптивной системы, относяцэйся к классу самонастраивающихся систем.

Под нелинейным поражением в ПУТ понимается превышение уровнем нелинейного продукта на выходе тракта некоторой оговоренной величины. Под структурной адаптивной защитой от нелинейного поражения (далее - просто адаптивной защитой) понимается такое изменение параметров пассивной подсхемы ПУТ, которое приводит к исключению эффекта нелинейного поражения. Сформулирована задача синтеза ПУТ с адаптивной защитой, заключаицзяся в синтезе структуры, в которой при фиксированном уровне нелинейных характеристик достигается максимальная величина динамического диапазона (наилучше шумовые свойства) при максимально возможном для данных числа и характеристик составляюшлх тракт 5в и исходных (до введения адаптивной ващи-ты) характеристик ПУТ линейном коэффициенте передачи тракта.

Выявлены структурные свойства ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ, заключающиеся во взаимосвязи линейных, шумовых и нелинейных характеристик тракта с видом распределения входного сигнала ; в структуре ПУТ.

Разработанный метод адаптивной зашиты ПУТ с Е-чувствитель-

ностыо заключается в перераспределении входного сигнала между 4G, в котором происходит усиление входного сигнала тракта, и 4G, опре-делягидам шумовые свойства тракта, при этом с уменьшением линейного коэффициента передачи ПУТ одновременно улучшаются его нелинейные и шумовые характеристики. Диапазон улучшения нелинейных характеристик тракта определяется диапазоном уменьшения линейного коэффициента передачи, улучшение шумовых свойств ограничивается шумовыми характеристиками наименее шушс^го 4Q, лучше которых они не могут быть.

Сформулирован алгоритм регулярного синтеза адаптивных ПУТ с 6-чувствительностью, основывающийся на разработанном методе адаптивной защиты и алгоритме регулярного синтеза ПУТ с Е-чувствительностью, разработанном во втором разделе. Алгоритм позволяет синтезировать адаптивные тракты, удовлетворяйте заданным требованиям к нелинейным характеристикам за счет введения адаптивной зашиты от нелинейного поражения. В качестве примера рассмотрен синтез адаптивного ПУТ с Е-чувствительностью в согласованном базисе.

Разработан метод адаптивной защиты ПУТ при малых значениях линейного коз^дауюгта передачи, заключающийся в вырождении защищаемого тракта в пассивное соединительное звено при единичном ко-эйициенте передачи по мощности. В согласованном элементном базисе синтезирован адаптивный ПУТ, реализующий данный метод.

Проведено сравнение известных и разработанного в настоящем разделе методов структурной адаптивной защиты широкополосных ПУТ. В диапазоне изменения линейного коэффициента передачи трактов от максимального до единичного сравнивались коэффициенты шума, динамические диапазоны по интермодуляции второго и третьего порядка и блокированию. Из аьализа результатов сравнения сделан вывод о превосходстве синтезированного в данном разделе адаптивного ПУТ над остальными рассмотренными трактами во всем диапазоне действия адаптивной защиты (изменения линейного коэффициента передачи).

В пятом разделе рассматриваются вопросы практической реализации $G с повышенной линейностью; оптимизируются характеристики широкополосных активных магнитных антенн; проводится макетирование адаптивного ПУТ, реализующего метод адаптивной защиты при малых значениях линейного коэффициента передачи; проводится математическое моделирование ПУТ с Е-чувствительностью, синтезированного cor-

- 12 -

ласно полученным б диссертационной работе методикам.

Экспериментально исследовано влияние отрицательной обратной связи (ООО) на нелинейна характеристики согласованных <Ю. Рассмотрены ФЗ, построенные ва биполярных транзисторах с 00С двух видов - резистивной и трансформаторной. Выявлено, что для 46 с ре-зистивной 00С не выполняется теоретическая зависимость улучшения нелинейных хараотеристик от глубины обратной связи.

Экспериментально исследовано влияние на нелинейные характеристики согласованных 46 величин входного и выходного импедансов образующего звено усилителя. Шявлено, что для улучшения нелинейных характеристик 4G необходимо уменьшать входное и увеличивать выходное сопротивление усилителя; согласование с характеристическим импедансом цепи при этом осуществляется с помощью трансформаторов сопротивления, включаемых на входе и выходе 40.

Экспериментально исследовала эффективность ферритовых и рамочных широкополосных магнитных антенн в диапазоне длинных и средних волн. Выявлено, что применение в качестве широкополосной магнитной антенны одновитковой короткозачкнутой решки позволяет уменьшить восприимчивость к электрическим полям помех, расширить частотный диапазон и улучшить чувствительность широкополосной активной магнитной антенна На основе полученных результатов предложена широкополосная активная магнитная антенна с улучшенными характеристиками.

Проведено макетирование адаптивного ПУТ, реализующего разработанный в работе метод аддаптивной защиты при малых значениях линейного коэффициента передачи. Экспериментальные данные подтверждают полученные теоретические результаты.

С целью проверки достоверности теоретических результатов, полученных в диссертационной работе, проведено моделирование на ЭВМ харшстеристик ПУТ с ¿-чувствительностью, синтезированных согласно алгоритму, полученному в третьем разделе. Линейные и нелинейные характеристики ПУТ анализировались с помощью программы CASCADE. Рассчитаны характеристики трех ПУТ, различающихся по числу каналов, числу 48 и порядку нелинейности, минимум которой являлся критерием синтеза тракта. В результате анализа этих данных сделан вывод о достоверности полученных в диссертационной работе теоретических результатов.

- 13 -

В приложении к диссертационной работе приведены:

- результаты расчета на ЭВМ характеристик ПУТ с Е-чувствительностью;

- акты внедрения результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ

В заключении к диссертационной работе кратко сформулированы результаты, отражающие личный вклад автора в разработку избранной научной проблемы.

Основные научные результаты диссертационной работы состоят в следующем.

1. Выявлены ограничения, присущие методу структурного синтеза высоколинейных приемно-усилительных трактов (ПУТ) на основе теории параметрической инвариантности и нулевой чувствительности (НЧ):

- при сохранении усилительной способности построение идеально линейного ПУТ из нелинейных функциональных звеньев (40) методом усложнения структуры тракта принципиально невозможно;

- выигрыш б нелинейных характеристиках ПУТ с НЧ к входящим в него 40 зависит от структурной реализации тракта;

- при синтезе ПУТ на основе использования обобщенных структур повышение порядка НЧ (усложнение структуры тракта) с учетом неточности выполнения условий НЧ (перехода к Е-чувствительности) не приводит к улучшению нелинейных характеристик тракта

2. Установлено, что улучшение нелинейных характеристик ПУТ с Е-чувствительностью при повышении порядка НЧ (усложнении структуры тракта) возможно на основе метода циклического итерирования исходных структур, удовлетворяющих условиям НЧ первого порядка, и определены пределы улучшения нелинейных характеристик тракта

Данные результаты позволяют осуществить структурный синтез трактов с заданными нелинейными характеристиками, определить взаимосвязи мевду нелинейными свойствами синтезируемого ПУТ, сложностью тракта, нелинейными свойствами исходных 40 и точностью выполнения условий НЧ

3. Определены структурные свойства ПУТ, удовлетворяющих условиям НЧ, заключающееся во взаимосвязи линейных, шумовых и нелинейных характеристик тракта с видом распределения входного сигнала в

структуре 11УТ и предложен метод структурной адаптивной защиты ЮТ с Е-чувствительностью от нелинейного поражения, заключающийся в расширении динамического диапазона траста за счет увеличения его верхней и уменьшения нижней границы.

Основные практические результаты диссертационной работы состоят в следующем.

1. Предложенный в работе метод структурного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью позволяет синтезировать в классе трактов, удовлетворяющих условиям НЧ, множество структур, обеспечивающих заданный выигрыш в нелинейных характеристиках с учетом вариаций параметров элементного базиса

2. Разработанный алгоритм регулярного синтеза высоколинейных ПУТ с Е-чувствительностью позволяет по заданный нелинейным характеристикам синтезируемого ПУТ и исходных ФЗ определять соотношение между сложностью (числом 43) и точностью выполнения условий НЧ в структуре тракта и проектировать ПУТ с заданными нелинейными характеристикам.

Для случая согласованного элементного базиса алгоритм конкретизирован с учетом особенностей и ограничений, обусловленных свойствами пассивных элементов.

Р. Разработанный алгоритм регулярного синтеза адаптивных высоколинейных ПУТ с £-чувствительностыо позволяет проектировать адаптивные ПУТ, удовлетворяющие заданным требованиям к нелинейным характеристикам за счет введения адаптивной защиты от нелинейного поражения.

4. Оптимизированы с точки зрения улучшения нелинейных свойств схемотехнические аспекты построения согласованных <Ю с различными видами отрицательной обратной связи (00С). Даны рекомендации по построению КЗ с ревйстивной 00С.

результаты диссертационной работы могут найти применение при создании высоколинейной аппаратуры передачи и обработки информации и для улучшения параметров электромагнитной совместимости радиосистем.

Основные результаты диссертационной работы были получены и использованы при проведении НИР с Омским НИИ приборостроения по созданию высоколинейногс широкополосного антенного усилителя диапазона ДКМВ-ЫВ И НИР с Всесоюзным НИИ телевидения и радиовещания

по разработке широкополосного измерительного радиоприемника диапазона ДКМВ.

Основные положения диссертационной работы отражены в работах:

1. Горбачев K.JL Системная оптимизация в трастах с прямой связью // Разработать схемотехнические решения широкополосного высоколинейного усилителя диапазона ДШШ-МВ и программное обеспечение для моделирования его нелинейных и шумовых параметров на ПЭВМ: Отчет о ПИР (заключительный). - ГР N018600078.- Ипв. N02920009085,-Минск, МРТИ, 1992.- с. 27-33.

Горбачев К. JL , Малевич И К1 Системный метод синтеза широкополосных усилителей е повышенной линейностью // Разработать схемотехнические решения широкополосного высоколинейного усилителя диапазона ДКМВ-МВ и программное обеспечение для моделирования его нелинейных и шумовых параметров на ГОЕМ: Отчет о НИР (заключительный).- ГР N01910055309.- Инв. N02920009085.- Минск, МРТИ, 1992.-с. 17-23.

2. Горбачев К. Л. Устройство с регулируемым коэффициентом передачи. - Полож. реш. N090501 от 19.09.91 по заявке N4925030/09 (028239) от 03.04.91.

а Горбачев К. Л. Адаптивная защита широкополосных согласованных усилительных трактов // Радиотехника и электроника (Минск). -1992. - Вып. 21. - с. 77-81.

4. Горбачев К Л. Усилитель с регулируемой передачей. - Заявка N5015398/09 (078461) от 02.12.91 г.

5. Горбачев К. Л., Малевич И. К1 Оптимизация хараотериегик динамического диапазона в многоканальных трактах линейного усиления мощности // Радиотехника и электроника (Минск). - 1992.- Еип. 21.-с. 87-91.

6. Горбачев К. Л., Малевич И. Ю. Оптимизация интермодуля imohhux характеристик широкополосных соглг^ованных усилительных трактов в базисе присоединительных параметров // Радиотехника. - 1992.- N3. -с. 26-28.

7. Горбачев К Л. , Исакович 11IL Повышение эффективности широкополосных активных магнитных антенн // Радиотехника и электроника (Минск). - 1990,- Вып. 19. - с. 146-149.

8. А. с. 1663660 (СССР). Маглитяая антенна / К. Л. Горбачев, 1L 1L Исакович. - Опубл. 1991, Ьюя. N26.