автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Увеличение динамического диапазона усилительных трактов спутниковых ретрансляторов

На правах рукописи

САМОХИНА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

УВЕЛИЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА УСИЛИТЕЛЬНЫХ ТРАКТОВ СПУТНИКОВЫХ РЕТРАНСЛЯТОРОВ

Специальности:

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003470023

Москва-2009

003470023

Работа выполнена на кафедре радиоприборов Московского

государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета)

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Нефедов Виктор Иванович кандидат технических наук, доцент Стариковский Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Новожилов О.П.

доктор технических наук, профессор Козлов В.Н.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Московский научно-исследовательский радиотехнический институт», г. Москва

Защита состоится « 25 » июня 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.06 в Московском государственном институте электроники и математики (технического университета) по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ (ТУ)

Автореферат разослан мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

^^^^ Н.Н. Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в различных областях человеческой деятельности все большую роль играют подвижные спутниковые системы связи (ССС). Накопленный опыт разработки и эксплуатации таких систем, а также сравнительная простота их оборудования послужили причиной того, что в большинстве действующих ССС, включая спутниковые системы связи России, в ретрансляторах используется многостанционный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР). Поскольку при этом в мобильных спутниковых ретрансляторах применяют большое число разночастотных (часто, многочастотных, групповых) сигналов, то их рабочие полосы должны быть достаточно широки. Рост скоростей и объемов потоков информации требует повышенной пропускной способности каналов связи, что может быть достигнуто увеличением динамического диапазона (ДД) и расширением рабочей полосы пропускания усилительных трактов ретрансляторов.

Важнейшей интегральной характеристикой устройств усиления и обработки сигналов является динамический диапазон, который связан, с одной стороны, с чувствительностью, а с другой стороны, с проявлением их нелинейных свойств. Решение задачи расширения динамического диапазона спутниковых систем связи и повышения качества их функционирования непосредственно связано с обеспечением линейности усилительных трактов прохождения разночастотного сигнала. Особенно большое влияние на качество каналов передачи информации оказывает нелинейность передаточных амплитудных характеристик (АХ) и фазоамплитудных характеристик (ФАХ) транзисторных СВЧ-усилителей мощности (СВЧ-УМ), относящихся к классу нелинейных динамических систем, или устройств с комплексной нелинейностью (УКН). Нелинейность АХ СВЧ-УМ проявляется в нелинейном АМ/АМ-преобразовании разночастотного сигнала, а неравномерность ФАХ — в паразитном преобразовании амплитудной модуляции в фазовую, т. е. в возникновении амплитудно-фазовой конверсии (АФК). Все это приводит к возникновению интермодуляционных искажений (ИМИ). Проблема создания широкополосных СВЧ-устройств ретрансляторов с расширенным динамическим диапазоном традиционно является одной из основных задач радиотехники.

Основной причиной, препятствующей расширению полосы принимаемых частот, являются паразитные каналы приема, образующиеся, в частности, за счет ИМИ СВЧ-УМ. Они ограничивают реальный динамический диапазон усилительных трактов ретрансляторов. На современном этапе развития техники передачи, приема и обработки информации требования к ДД возрастает с каждым годом. Это объясняется, во-первых, улучшением качественных показателей устройств, а во-вторых, существенным усложнением электромагнитной обстановки. Последнее связано с ростом энергетического уровня всевозможных помех, а также с увеличе-

нием их числа и видов. Для многих радиосредств характерна также устойчивая тенденция к усложнению приемопередающей аппаратуры, размещение ее на ограниченных площадях (на судах, самолетах, ретрансляторах и т. д.) или работающей от общих антенных устройств.

Нижняя граница динамического диапазона определяется шумами трактов, а верхняя — уровнем нелинейных искажений, т.е. фактически уровнями возникающих в СВЧ-УМ ИМИ. Нелинейные свойства тракта могут быть оценены с помощью допустимого коэффициента гармоник огибающей группового сигнала, коэффициента сжатия амплитуды радиосигнала и т. д. Относительное изменение уровней помех и полезных разночастотных сигналов на выходе передатчика и входе приемников в обычных условиях работы, т. е. динамический диапазон входных воздействий, должен достигать 100... 120 дБ. Передать сигналы с таким ДЦ линейно через весь приемопередающий тракт ретранслятора представляет значительные технические трудности.

Итак, динамический диапазон и линейность передаточных характеристик приемопередающих трактов систем связи неразрывно и тесно связаны с друг другом и оказывают главное влияние на параметры и характеристики ретрансляторов и эффективность спутниковых систем связи (ССС).

Проблемам увеличения динамического диапазона трактов и нелинейных явлений в транзисторных СВЧ-усилителях мощности систем связи посвящены труды В.И. Каганова, Б.М. Богдановича, Г.М. Крылова, Е.Д. Сунде, Р.Т. Вест-котга, Е. Бедросяна и др. Данные вопросы рассмотрены в многочисленных работах О.П. Новожилова, A.A. Титова, Ю.Л. Хотунцева, Л.Я. Кантора, В.И. Нефедова, А.Ш. Касымова, М.С. Ярлыкова, Д. Меллора и других отечественных и зарубежных специалистов, которыми к настоящему времени разработано ряд методов расширения динамического диапазона и линеаризации СВЧ-УМ трактов систем подвижной связи. Однако этим методы имеют определенны недостатки, поэтому сохраняется потребность к созданию новых методов и увеличения динамического диапазона и линеаризации СВЧ-УМ систем связи.

Решение этой серьезной научной проблемы определяет актуальность диссертационной работы, направленной на увеличение динамического диапазона трактов ретрансляторов систем спутниковой связи и линеаризацию передаточных характеристик транзисторных СВЧ-усилителей мощности и компенсации ИМИ, что позволяет существенно повысить верность передачи информации, улучшить энергетические показатели, сузить рабочие полосы и увеличить надежность систем спутниковой связи различного назначения в интересах всех отраслей экономики страны.

Целью работы является создание новых методов исследования комбинационного спектра и разработка технических устройств, обеспечивающих решение проблемы увеличения динамического диапазона и линеаризации транзисторных СВЧ-УМ с повышенными энергетическими характе-

ристиками и минимальными ИМИ при усилении групповых сигналов.

Анализ нелинейных систем с разночастотными сигналами точными методами затруднен ввиду большой сложности, а зачастую и принципиальной невозможности. В диссертации для этих целей предложен спектральный метод исследования нелинейных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами в квазистационарном (квазистатическом) режиме. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе рассмотрены-.

1. Методы увеличения динамического диапазона усилительных трактов ретрансляторов систем спутниковой связи.

2. Вероятностная модель нелинейных транзисторных СВЧ-УМ при усилении разночастотных сигналов, основанная на анализе амплитудной и фа-зоамплитудной характеристик усилительного тракта ретранслятора.

3. Квазистационарный метод анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, позволяющий рассчитывать выходной комбинационный спектр и составляющие ИМИ в ретрансляторах ССС.

4. Новые методы и технические решения построения транзисторных СВЧ-УМ с линейными передаточными амплитудными характеристиками и малыми значениями амплитудно-фазовой конверсии.

5. Способ автоматической линеаризации свойств нелинейных СВЧ-УМ с помощью амплитудных и фазовых корректоров с цифровым и адаптивным управлением.

6. Программное обеспечение для исследования различных нелинейных СВЧ-устройств и систем спутниковой связи на компьютере.

7. Рекомендации по увеличению пропускной способности и эффективности систем спутниковой связи с МДЧР.

Методы исследования. В работе использованы методы спектрального анализа нелинейных динамических систем, метод функциональных рядов Вольтерра, аппарат функций комплексного переменного, дифференциальные и интегральные преобразования, теория вероятностей и математическая статистика, математическое моделирование и способы аппроксимации передаточных характеристик, теория передачи информации.

Научной новизной обладают следующие результаты работы.

1. Новый метод увеличения динамического диапазона трактов ретрансляторов, основанный на линеаризации передаточных характеристик СВЧ-УМ.

2. Вероятностная модель транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, представляемые через аппроксимацию передаточных АХ и ФАХ.

3. Предложенный квазистационарный метод анализа нелинейных СВЧ-УМ.

4. Схема корректора характеристик СВЧ-УМ, позволяющая линеаризировать АХ и снизить АФК.

5. Новые технические решения построения СВЧ-УМ с разночастотными сигналами и автоматической цифровой коррекцией передаточных АХ и ФАХ.

6. Рекомендации по увеличению пропускной способности и эффективности систем спутниковой связи с МДЧР.

Практическая ценность заключается:

1. В исследовании и разработке усилительных трактов ретрансляторов с увеличенным динамическим диапазоном, линейными СВЧ-УМ с малыми уровнями ИМИ, что позволило повысить КПД, выходную мощность и расширить полосу рабочих частот систем спутниковой связи.

2. В создании комплексной программы по компьютерному анализу и расчету комбинационного спектра и составляющих ИМИ на выходе транзисторных СВЧ-УМ, применяемых в ретрансляторах.

3. Разработке амплитудных и фазовых корректоров и схем линеаризации передаточных характеристик транзисторных СВЧ-УМ с адаптивным управлением и обратными связями.

4. Разработке экспериментальных методик измерения односигнальных и многосигнальных передаточных АХ и ФАХ.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Новый метод увеличения динамического диапазона трактов ретрансляторов, основанный на линеаризации передаточных характеристик СВЧ-УМ.

2. Вероятностная модель транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, представляемые через аппроксимацию передаточных АХ и ФАХ.

3. Предложенный квазистационарный метод анализа нелинейных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами с использованием аппроксимации АХ и ФАХ функциями Бесселя и численными исследованиями на компьютере.

4. Схема корректора характеристик СВЧ-УМ, позволяющая линеаризировать АХ и снизить АФК.

5.Новые технические решения построения СВЧ-УМ с разночастотными сигналами и автоматической цифровой коррекцией передаточных АХ и ФАХ.

6. Рекомендации по увеличению пропускной способности и эффективности систем спутниковой связи с МДЧР.

Основные результаты диссертационной автора работы внедрены на предприятиях ОАО «Концерн радиостроения «ВЕГА», ЦНИИ «Радиосвязь», в НИИ космических систем - филиал ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, в институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН, применены в учебном процессе в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) и Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете). Результаты работы отражены в 4 учебниках с грифом Министерства образования и науки РФ "Допущено" в качестве учебника доя студентов учреждений среднего профессионального образования и учебном пособии с грифом УМО «Допущено» в качестве учебного пособия для студентов специальности "Радиотехника".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались с 2001-го по 2009 год на научно-технических конференциях и семинарах в Московском государствен-

ном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете), Московском энергетическом институте (техническом университете), на конференциях и заседаниях НТОРЭС им. A.C. Попова, на международных и Всероссийских научно-технических конференциях.

Достоверность основных теоретических положений подтверждена:

- созданием широкого класса СВЧ-УМ, внедренных в состав радиотехнических систем различного назначения;

- экспериментально в процессе исследований разработанных линейных транзисторных СВЧ-УМ;

- точностью расчетов параметров с помощью спектрального метода (0,15...0,25 дБ), что соизмеримо с погрешностью измерительных приборов;

- расчетными оценками границ применения алгоритмов и методик;

- актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации;

- совпадением результатов настоящей работы с данными, полученными другими авторами.

Публикации. Результаты проведенных в диссертации исследований опубликованы автором более чем в 35: 4 статьях в ведущих научных журналах и изданиях, выпускаемых в Российской Федерации и рекомендуемых ВАК для публикация основных материалов диссертаций, представляемых на соискание ученой степени кандидата наук; 19 статьях в сборниках трудов международных научно-технических конференций; 7 статьях в научно-технических сборниках издательств МИРЭА и других высших учебных заведениях и научно-исследовательских институтов; в 4 учебниках с грифом Министерства образования и науки РФ «Допущено» в качестве учебника для студентов учреждений среднего профессионального образования и учебном пособии с грифом УМО «Допущено» в качестве учебного пособия для студентов специальности «Радиотехника».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов;- заключения, 3 приложений, списка источников информации, включающего 168 наименований; содержит 158 страниц текста, 46 рисунков и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, задачи и методы исследования, представлены новизна, научная и практическая ценность, кратко излагается содержание и основные результаты работы.

Первый раздел содержит обзор научно-технической литературы за последние годы, известных исследований, и разнообразные материалы, дающие основные сведения о том, что необходимо выполнить для решения проблемы расширения динамического диапазона и линеаризации переда-

точных характеристик транзисторных СВЧ-усилителей мощности ретрансляторов систем персональной спутниковой связи.

Рассмотрены ретрансляторы спутниковых систем связи с многостанционным доступом (рис. 1), имеющие различные нелинейные СВЧ-устройства, и прежде всего, нелинейные транзисторные СВЧ-УМ.

Подмглатм си> гкчиоиин слулсби

Рис. 1. Структурная схема модели ретранслятора подвижной системы спутниковой связи с групповым нелинейным трактом

Проблема создания широкополосных устройств с расширенным динамическим диапазоном является одной из основных задач радиотехники. Главной причиной, препятствующей расширению полосы частот, являются ИМИ, образующиеся из-за нелинейности усилительных трактов. Существуют несколько путей решения указанной проблемы. Все они имеют свои достоинства и недостатки, связанные со схемотехническими и конструктивными особенностями конкретных устройств. Исследованиями установлено, как при усилении разночастотного сигнала на выходе УКН возникают следующие виды нелинейных эффектов: подавление сильными сигналами слабых до 3... 6 дБ; снижение выходной мощности на 1,5...2,0 дБ и появление ИМИ. Из них наиболее мощные и влияющие на качество связи — ИМИ 3-го и 5-го порядков. Анализ современных транзисторных СВЧ-УМ и усилительных модулей выявил, что при уровне ИМИ в 25...30 дБ, КПД снижается до 25...30 %. При этом расчеты показывают, что снижение уровня ИМИ в групповом сигнале выходного СВЧ-УМ передатчика на ЗдБ эквивалентно увеличению его КПД и выходной мощности на 4.. .5 %.

Для количественной оценки влияния нелинейности СВЧ-УМ на показатели качества систем связи необходимо исследовать их характеристики в многосигнальном режиме. Это трудная задача, так как надо одновременно учитывать совместное влияние двух эффектов: АМУАМ-преобразования и

АФК. Эти два явления, имеющих место в нелинейных СВЧ-УМ, тесно взаимосвязаны, определяют модуль и фазу комплексного коэффициента передачи, и влияют и на подавление полезных сигналов, и на генерацию ИМИ, поэтому их действие следует учитывать совместно.

Выходные каскады приемопередающих устройств современных и перспективных ССС в своем составе содержат в основном мощные биполярные и полевые транзисторы и микросхемы. Из-за необходимости передачи больших мощностей и обеспечения высокого КПД активные элементы СВЧ-трактов работают, как правило, в режимах, близких к насыщению, вследствие чего их передаточные характеристики могут иметь различный характер. Типовые нормированные передаточные характеристики АХ и ФАХ реальных транзисторных СВЧ-УМ показаны на рис. 2.

биполярный траюнсгор

Рис. 2. Передаточные АХ и ФАХ СВЧ-УМ: а — линейные; б - в — нелинейные; г — реального усилителя

Исследование нелинейности АХ и неравномерности ФАХ транзисторных СВЧ-УМ в настоящее время ведется различными методами. В диссертации проведен сравнительный анализ известных методов исследо-

вания УКН. Нелинейные динамические системы описываются нелинейными дифференциальными уравнениями. Анализ таких систем аналитическими и численными методами (как для линейных систем) затруднен ввиду большой сложности. Поэтому большое распространение получили приближенные методы анализа и в первую очередь те, которые позволяют распространить на нелинейные системы методы анализа линейных систем.

Среди них наиболее известны:

- метод интегро-дифференциальных уравнений;

- метод с использованием многомерных рядов Вольтерра;

- метод квазистационарной амплитуды.

Основной проблемой при решении задачи линеаризации оставалось нахождение наиболее эффективных методов математического моделирования транзисторных СВЧ-УМ. Ранее была решена частная задача по оценке мощности ИМИ на выходе нелинейных усилителей. При этом учитывалось влияние только нелинейности АХ. Влияние АФК в расчетах исключалось. Лет 15...20 назад появились работы по спектральным методам исследований СВЧ-УМ, учитывающим совместное влияние нелинейности АХ и ФАХ. Было предложено определять мощности ИМИ, учитывая при раздельно влияние нелинейности АХ и неравномерности ФАХ лишь при двухчастотном сигнале на границах рабочего диапазона. Полученные результаты расчета рекомендовалось затем складывать по мощности. При оценке отмеченных методов вопрос сводится к следующему: допустимо ли распространить их на множество усиливаемых сигналов, представляемых в виде суммарного колебания с меняющимся по сложному закону амплитудой и фазой? Ответ на этот вопрос неоднозначен, поэтому был применен усовершенствованный спектральный метод анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами. Метод назван квазистационарным. Его суть заключается в вероятностном представлении нелинейного СВЧ-УМ эквивалентной схемой с передаточными АХ и ФАХ, полученными в односигнальном или многосигнальном режиме при реальных изменениях амплитуды и фазы разночастотного сигнала с использованием аппроксимации АХ и ФАХ и численными исследованиями на компьютере. При анализе АХ и ФАХ можно определить теоретически или экспериментально практически по любому числу передаваемых сигналов.

Во втором разделе дан анализ известных методов исследования нелинейных динамических систем и предложен новый метод исследования СВЧ-УМ при разночастотном входном сигнале.

Метод функциональных рядов Винера-Вольтерра (проще, Вольтерра) широко используется при анализе характеристик и параметров различных динамических систем и позволяет установить аналитическую связь между входным и выходным сигналами, в том числе и между их спектрами.

Выходной сигнал иньа{1) представляется суммой откликов нелинейной системы в виде бесконечного множества импульсных характеристик /г„(ть ..., Т/,.. .,т„) и входном разночастотном сигнале г/Д/) в виде бесконечного множества импульсных сигналов. При этом используют разложение некоторой известной нелинейной функции, отражающей групповой входной сигнал С[г;ю(/)] в степенной ряд. Разложение выходного группового сигнала в ряд Вольтерра имеет вид:

00 « °° К

«вых(0 = С[и„(0]=Х I- (1)

« = 0_оо —оо 1 = 1

где //„(ть..., т/,...,т„)-ядра ряда «-го порядка (импульсные характеристики).

В разработанном в диссертации квазистационарном методе представления вероятностной модели СВЧ-УМ с аппроксимацией передаточных характеристик состоит в условном определении совокупности отсчетов входных АХ и ФАХ, полностью определяющих анализируемое устройство для дальнейшего его исследования. Поэтому метод анализа и расчета комбинационного спектра на выходе нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами назван квазистационарным методом с аппроксимацией передаточных характеристик. Усиленное колебание на выходе нелинейного транзисторного СВЧ-УМ можно представить так:

N

О

, (0 = ехр(_/ш0О ^ ехр

<=1

М(КЬК2,...,КЫ)\ &

где М{К\, Кг, ... , /Сд) — комплексная амплитуда полезных сигналов и продуктов ИМИ на угловой частоте со = ^¡СО] + +...+ А'д-озд- + ... + ш0 на выходе нелинейного СВЧ-устройства; К, — номер гармоники г-го сигнала.

Разночастотные сигналы поступают на вход усилительного тракта со случайной фазой, значение которой считаем равномерно распределенной на интервале 0.. .2л:. Поэтому выражение амплитуд сигналов и ИМИ на выходе нелинейного устройства можно записать

М(КиК2,...,К„)= ]р(0§(р)ехрЛф(р)1/1(р)Ф, (3)

-хи=1 ) -=0

где ^ — функции Бесселя первого рода А'-го порядка; г — аналог времени; функция р(() — суммарная огибающая разночастотного сигнала на входе, g(p) и ф(р) — передаточные АХ и ФАХ нелинейного транзисторного СВЧ-УМ. Каждый тип и номер ИМИ разночастотного усиленного сигнала на выходе СВЧ-УМ характеризуется набором целочисленных коэффициентов К], К 1,..., А'д-, которые могут принимать любое значение.

В предложенном методе вероятностная математическая модель нелинейного транзисторного СВЧ-УМ определяется выражением

С(р) = в(р)ехр[/Ф(р)], (4)

где §(р) — амплитудная характеристика; ср(р) — фазоамплитудная характеристика; Рвх — мощность группового (группового) сигнала на входе транзисторного СВЧ-УМ; параметр р =Л/2РВХ .

При этом групповое усиленное колебание на выходе исследуемого нелинейного СВЧ-УМ можно представить следующем образом:

N

М8ЫХ (0 = ЁХРОШ0^)

Е ехр

1=1

М(КХ,К2,...,КЫ)\, (5)

где М(К\, К2,... , Кц) - комплексная амплитуда сигналов и ИМИ на частоте ю0 = /чШ) + К2&2 + ... + К^Юм (6)

на выходе исследуемого СВЧ-УМ; X, — номер гармоники г-го сигнала.

Каждый тип ИМИ набором произвольных целочисленных коэффициентов К\, К2, ..., А'у. Общее выражение комплексных амплитуд полезных сигналов и составляющих ИМИ в разночастотном режиме:

М(КиК2,...,Ки) = ] П"7^]р(0О(р)У<(р)ф, (7)

-00 I 1=1 J -00

где Jк — функции Бесселя первого рода А'-го порядка; г — переменная, являющаяся аналогом времени; функция р(/) — огибающая группового сигнала на входе, §(р) и <р(р) — АХ и ФАХ нелинейного СВЧ-УМ.

При использовании для аппроксимация АХ и ФАХ СВЧ-УМ функций Бесселя, выражение (40 запишется в следующем виде:

I

0(р) = ё(р)ехр[/ф(р)] = (алр), (8)

5=1

где Ьц = 685 + ]Ь„К — комплексные коэффициенты; Ъъг — вещественная часть; Ьт5 — мнимая часть модели УКН; .//, — функция Бесселя 1-го рода Ь-го порядка (Ь = 1, 2,..., 5); а — константа (0,4 < а < 1,0).

Аппроксимация характеристик производится раздельно для действительных и мнимых частей комплексной нелинейности:

О е (р) = 8(р)со5 ф(р) = (а«Р)>

5=1 Ь

Ош (р) = 8(р)5т ф(р) = (аяр).

5 = 1

Аппроксимацию выполняем по методу наименьших квадратов:

12

I

к=1.

Ь

5 = 1

= шш,

(9) (10)

(П)

- ^Ь^^с«р)

- ГП1П.

(12)

Здесь 2 — число точек АХ и ФАХ; — значения выходной мощности на кривой АХ и щ— значения фазы на кривой ФАХ в точках г = А^.

В результате проведенных исследований установлено, что выражения (7), (11), (12) приводят к достаточно простой формуле для вычисления комплексных амплитуд полезных сигналов и составляющих ИМИ:

I N

¿=1 ¿=1

где (сш/вх/) — функция Бесселя 1-го рода порядка Л'/.

Для предложенного метода разработано математическое и программное обеспечение расчета мощности сигналов и ИМИ на выходе транзисторных СВЧ-УМ в многосигнальном режиме.

В качестве критерия оценки интенсивности ИМИ было принято считать отношение мощности наиболее интенсивного ИМИ-32

Рз2 к мощности

полезного сигнала Рс на выходе исследуемого нелинейного устройства:

г32 _

ЦЪ22 \М(КХ,К2,-Лп)\

5=1

иБЫ/ |Л/(1, 1,-1,...,0)|

1,

XI (а.«'вх/. Уо1'"1 (а.«'их/.)

4=1

(14)

В работе установлено, что в спектральном методе анализа УКН на основе аппроксимации АХ и ФАХ с помощью функций Бесселя получаются выражения, удобные для расчетов на компьютере, не требуются сложные математические преобразования, большие затраты машинного времени, не возрастает громоздкость вычислений с увеличением количества сигналов на входе исследуемого СВЧ-УМ.

В третьем разделе представлены методы расширения динамического диапазона и линеаризации усилительных трактов с разночастотыми сигналами. Разработанная в диссертации структурная схема корректора с прямой связью представлена на рис. 3. Данная схема имеет огромное преимущество перед другими схемами корректоров вследствие того, что она лишена нелинейного смесителя в цепи коррекции фазы.

Основной проблемой при разработке подобных схем корректоров является минимизация амплитудных и фазовых ошибок. Для подавления ИМИ на выходе сумматора, на один вход которого подается неискаженный входной сигнал, а на второй вход — выходной усиленный сигнал с ИМИ,

необходимо, чтобы амплитуды несущих были бы одинаковы, а сдвиг фаз равен 180°. В результате того, что амплитуды и фазы сигналов не одинаковы, существует определенный порог ограничения несущих.

Сигналы с ИМИ Сигналы

Рис. 3. Структурная схема корректора с прямой связью

В связи с наличием определенных порогов напряжения срабатывания элементов схемы корректора, в его структуру введена автоматическая схема управления, которая отслеживает изменения амплитуды и фазы.

При возникновении в цепи коррекции фазы ошибки, фазовая ошибка Аф, которая пройдет на выход петли подавления ИМИ, будет определятся:

Дф = 1-— cos 2

АР

1 _ J 00,1(СЛа,6 (АРЛ-Д/ЧХ) + 10 — ДР

2-10 го

(15)

В качестве электронно-управляемого аттенюатора А1 корректора была смоделирована и разработана специализированная схема. В результате выполненного моделирования получено, что при включении корректора ИМИ подавляются на 22 дБ в полосе 15 МГц. На основе расчетов были сделаны выводы о том, что амплитудная ошибка в петле подавления составила не более 0,2 дБ. Для выходного сумматора при амплитудной ошибке в 0,2 дБ и при Х= 0,52 дБ подобная степень подавления ИМИ возможна при максимальной фазовой ошибке 0,4...0,5°. Полученные в ходе моделирования результаты подтверждают достоверность выполненных расчетов.

В разделе предложен метод линеаризации характеристик СВЧ-УМ на основе их обратимых функциональных моделей. Для создания схем кор-

ректоров в качестве аналитической модели нелинейного СВЧ-УМ выбран аналог обратимой модели на основе нелинейного уравнения Урысона

N

где /к(х) — базовые функции, определенные типом аппроксимации нелинейных моделей из пространства функций (сигналов) (х,„ уп е 14); т л — общепринятый символ элемента задержки входной цифровой последовательности сигналов на интервал дискретизации А/ = Т. Модель описывается следующим уравнением обратимой системы

Проведенные исследованиями подтвердили, что с помощью разработанной схемы управления корректор передаточных характеристик позволяет подавить ИМИ в выходном спектре группового цифрового сигнала на 25 дБ в полосе в полосе рабочих частот.

В четвертом разделе приведены результаты математического моделирования и экспериментальные исследования нелинейных транзисторных СВЧ-УМ в многосигнальном режиме. В разделе использован разработанный специализированный пакет прикладных программ для персонального компьютера, предназначенный для исследования маломощных (до 1 Вт), средней мощности (до 10 Вт) и мощных (до 100 Вт и более) многосигнальных СВЧ-устройств с комплексной нелинейностью. Пакет прикладных программ, в котором использованы стандартные языки и программные оболочки, такие как среда Microsoft Windows, Visual Basic, Pascal, С++ и других современных программных продуктов (например, что пакеты программ ADS — Advanced Design System, Microwave Office, STATGRAPHICS, MATHCAD, LabView), позволяет производить все виды математической обработки данных, предусмотрено автоматическое планирование и обработка пробных и последовательных экспериментов, а также ввод исходных данных параметров АХ и ФАХ исследуемых СВЧ-устройств из базы данных в автоматическом режиме. Практически все расчеты параметров передаточных АХ и ФАХ нелинейных транзисторных СВЧ-УМ выполнены на компьютере с использованием квазистационарного метода анализа нелинейных динамических систем.

Проведен анализ передаточных АХ и ФАХ линеаризированных транзисторных СВЧ-УМ при суммарной мощности входного группового сигнала на 10...12 дБ превышающих режим насыщения нелинеаризированных усилительных устройств. В результате установлено, что:

— абсолютная точность расчетов отношения Л/Рими на выходе линеаризированных транзисторных СВЧ-УМ, выполненных спектральным мето-

(16)

(17)

дом характеристических функций соизмерима с погрешностью измерительных приборов и составляет величину (0,10.. .0,25) %;

- точность компьютерных расчетов отношения /УЯцми =/(Рвх) в зависимости от мощности входного сигнала для наиболее интенсивных продуктов ИМИ-31, ИМИ-32 составляет 2,5...5,0 %.

По результатам расчетов продуктов ИМИ можно сделать вывод, что отношение мощности полезного группового сигнала к мощности ИМИ для полевых транзисторов больше на 1,5...3 дБ аналогичного отношения для биполярных транзисторов.

Для транзисторных СВЧ-УМ режим максимальной помехоустойчивости (максимального отношения /УЛми) наблюдается в трех рабочих точках работы: (-14; -3,8; 0) дБ. В диапазоне же мощностей -3,8.. .0 дБ отношение /У/ими — достаточно стабильное и составляет величину 23 — 24 дБ. Аналогичные результаты получены и для разработанных в диссертации нелинейных СВЧ-устройств: отношейие PJPm,m составляет величину (21...21,5) дБ в диапазоне входных мощностей - 4...0 дБ. Следовательно, выбор режима работы транзисторного усилителя мощности в области, близкой к режиму насыщения, не критичен с точки зрения отношения мощностей PJPmm^

Еще было исследовано два специфичных режима работы СВЧ-УМ: режим повышенной входной мощности и номинальной. В первом случае интенсивность ИМИ в диапазоне мощностей - 8, -6, -4, -2 и 0 дБ соответственно на 5, 6, 10, 8 и 9,5 дБ выше, чем при номинальной мощности.

В разделе приведены экспериментальные данные, на основе которых изучено изменение характеристик в зависимости от ухода параметров и изменения условий эксплуатации СВЧ-УМ. На основе анализа статистики и практических измерений АХ и ФАХ транзисторных СВЧ-усилителей при изменяющихся внешних дестабилизирующих факторах, сформулированы требования, как к отдельным блокам корректоров с прямой связью, так и к характеристикам входных сигналов. Стабильность ФАХ входного сигнала является наиболее важным показателем при работе широкополосных корректоров с прямой связью. Для обеспечения стабильности характеристик в полосе частот 15 МГц необходимо контролировать стабильность АХ в пределах ± 0,2 дБ и стабильность ФЧХ в пределах ± 0,5°. Для этого необходимо стабилизировать источники питания, а также источники напряжений смещения на уровне ±1,5% от номинального значения напряжения при работе в установившемся режиме. Также необходимо обеспечивать контроль температуры корпусов транзисторов в пределах ± 2 °С.

В приложениях приведены электрическая принципиальная схема предложенной схемы корректора, программы расчета комбинационного выходного спектра, анализ последовательного соединения двух УКН, конструкции разработанных СВЧ-усилителей мощности и сумматоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны новые методы увеличения динамического диапазона усилительных трактов ретрансляторов систем спутниковой связи.

2. Создана вероятностная модель нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, основанная на аппроксимации АХ и ФАХ.

3. Предложен квазистационарный метод анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, позволяющий рассчитывать выходной комбинационный спектр и составляющие ИМИ. Показано, что метод обладает перспективностью и высокой точностью — (0,1.. .0,2) дБ.

4. Предложены новые методы и технические решения построения транзисторных СВЧ-УМ с линейными передаточными АХ и малыми значениями АФК, что значительно расширило область их применения. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что при применении разработанных корректоров и сумматора, степень ослабления несущих составит не 2,5 дБ, а всего 0,5 дБ, что представляет значительный выигрыш.

5. Разработан пакет прикладных программ, предназначенный для исследования УКН в многосигнальном режиме. При этом исследуемые устройства могут иметь значительную величину АФК (Агф> 4...5 град/дБ).

6. Предложены рекомендации по увеличению пропускной способности и эффективности ССС путем неравномерной расстановки несущих частот.

Итак, в результате исследований, а также компьютерного моделирования, решена важная проблема построения линейных схем транзисторных СВЧ-УМ. Проведена разработка новых положений теории нелинейных систем с разночастотными входными сигналами, совокупность которых позволила решить научно-техническую проблему, имеющую важное хозяйственное значение по развитию основ построения, разработки, созданию и внедрению СВЧ-УМ с повышенными энергетическими характеристиками в системы различного назначения. Это должно повысить их КПД, выходную мощность, надежность, уменьшить уровень ИМИ, расширить полосу рабочих частот, снизить стоимость и массогабаритные показатели, а в итоге приведет к увеличению числа пользователей и повышению объема и скорости передаваемой информации систем спутниковой связи.

Основные результаты диссертации изложены более чем в 35 работах Статьи в изданиях ВАК

1. Самохина Е. В., Стариковский А.И. Спектральные методы исследования нелинейных СВЧ-устройств. Наукоемкие технологии, 2008, т. 6, №12, с. 27-29.

2. Самохина Е.В., Нефедов В.И., Власюк Ю.А. Исследование характеристик нелинейных СВЧ-усилителей. Наукоемкие технологии, 2005, т.6, №10, с. 21-23.

3. Нефедов В.И., Барский Д.Р., Белявский Д.С., Самохина Е.В. Ошибки передачи битовых потоков в цифровых системах подвижной

связи. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 10, с. 24-26.

4. Самохина Е.В., Битюков В.К., Гуров П.А., Нефедов В.И., Барский Д.Р. Повышение эффективности СВЧ-усилителей систем связи. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 10, с. 27-29.

Публикации в журналах, учебники и учебные пособия и материалы научно-технических конференций

1. Самохина Е.В., Стукас A.B., Зубков А.П., Базитов A.B., Оганян А.Б. Увеличение динамического диапазона и линеаризация усилительных трактов систем передачи информации. 64-я научная сессия, посвященная Дню радио. 13-14 мая 2009 г., Москва, Россия.

2. Самохина Е.В., Белявский Д.С., Нефедов В.И., Барский Д.Р. Исследование нелинейных СВЧ-усилителей с использованием рядов Вольтеррй. НТОРЭС им. A.C. Попова. 63-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-19 мая 2008 г., Москва, Россия.

3. Самохина Е.В. Повышение эффективности СВЧ-тракгов спутниковых систем связи. 4-я Международная научно-техническая конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы физики", с. 121-123. Саранск, 2006 г.

4. Самохина Е.В. Усилители мощности для базовых станций сотовой связи стандарта CDMA. Сб. научных трудов "Радиоэлектроника и связь", МИРЭА. - М.: 2001. /Под ред. В.И. Нефедова. С. 41-47.

5. Нефедов В.И., Битюков В.К., Самохина Е.В., Стариковский А.И., Белоусов О.Б., Грязных И.В. Основы радиоэлектроники и связи. /Под ред. Нефедова В.И. (рекомендовано УМО Минвуза России в качестве учебного пособия). Часть 2. /Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). - М.: 2008. - 148 с.

6. Самохина Е.В. Квазистатические методы исследования нелинейных СВЧ-устройств с использованием функций Бесселя. Материалы международной научно-практической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения". INTERMATIC. -М.: МИРЭА, 2003. С. 176-178.

7. Nefedov V., Samokhina E.V. Consideration of amplitude and phase errors in the power amplifier linearization circuits. DSPA'2001, 3-th International Conference: Digital Signal Processing And Its Applications. Moscow. Russia. 2002. Proceedings - 2, p. 349.

8. Самохина E.B., Барский Д.Р., Матюхин A.A., Гуров П.Н., Нефедов В.И., Белявский Д.С. Линеаризация характеристик СВЧ-усилителей мощности на основе обратимых моделей. Москва, МИРЭА. Сб. трудов 57-й научно-технической конференции. Часть 2. Технические науки. 2006 г. С. 58-63.

9. Нефедов В.И., Сигов A.C., Битюков В.К. Самохина Е.В. Метрология, стандартизация и сертификация. / Под ред. профессора Нефедова В.И. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. - М.: Форум-Инфра-М, 2009 г. 416 с.

10. Самохина Е.В., Барский Д.Р., Матюхин А.А., Нефедов В.И.. Линеаризация усилителей мощности на основе уравнений Урысона. Москва, МИРЭА. Сборник трудов 57-ой научно-технической конференции. Часть 2. Физико-математические науки. Технические науки. 2006. С. 35-38.

11. Нефедов В.И., Барский Д.Р., Самохина Е.В., Белявский Д.С. Спектральный метод анализа нелинейных динамических систем с многочастотными сигналами. Сб. трудов 55-ой научно-технической конференции. Часть 2. Физико-математические науки. Технические науки. 2006 г. С. 64-67.

12. Самохина Е.В. Линейные транзисторные СВЧ-УМ для систем связи. Труды VIII Международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики". Москва 2005 г. С. 23-26.

13. Самохина Е.В. Исследование нелинейных усилителей с использованием рядов Вольтера. Доклады научной конференции Инфо-2008. Сочи. С. 151-156.

14. Samokhina E.V., Nefedov V.I., Barskij D.R., Gurov P.A. Distortions of signals in powerful the microwave-amplifier. DSPA, 2005, 7-th International Conference: Digital Signal Processing And Its Applications. Moscow. Russia, v. II. 2005. Proceedings - 2, p. 250 - 252.

15. Сигов A.C., Нефедов В.И., Самохина Е.В. и др. Электрорадиоизме-рения. (3-е изд.). Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. - М.: Форум-Инфра-М, 2009 г. 384 с.

16. Belyavsky D.S., Matjuhin A.A., Samokhina E.V., Solomatin N.S., Gurov P.A., Nefedov V.I., Buzylyov F.N. Increase of the linearity of communication system microwaves-amplifiers. DSPA-07. Moscow, Russia. P. 598-599.

Подписано в печать 05.05.2009. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 0,93. Усл. кр.-отт. 3,72. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ 293.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

Введение.

1. Анализ литературы по расширению динамического диапазона усилительных трактов спутниковых ретрансляторов.

1.1. Ретрансляторы подвижных систем спутниковой связи с разночастотными сигналами.

1.2. Проблемы расширения динамического диапазона усилительных трактов ретрансляторов с разночастотными сигналами.

1.3. Нелинейные эффекты в усилительных трактах ретрансляторов.

1.4. Методы линеаризации и исследования нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами.

Выводы.

2. Теория методов спектрального анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами.

2.1. Математические модели СВЧ-УМ и разночастотных сигналов в широкодиапазонных трактах ретрансляторов.

2.2. Методы анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ в квазистационарном режиме усиления.

2.3. Квазистационарный метод анализа нелинейных усилительных трактов с аппроксимацией передаточных характеристик.

2.4. Оценка независимого влияния нелинейности АХ и неравномерности ФАХ СВЧ-УМ на выходной комбинационный спектр

Выводы.

3. Методы увеличения динамического диапазона усилительных трактов ретранслятора с разночастотными сигналами.

3.1. Линеаризация амплитудной характеристики и снижение АФК транзисторных СВЧ-УМ ретрансляторов.

3.2. Способы построения корректоров передаточных характеристик транзисторных СВЧ-УМ.

3.3. Автоматизированное проектирование моделей и разработка элементов корректоров характеристик СВЧ-УМ.

Выводы.

4. Моделирование, разработка и экспериментальное исследование линейных транзисторных СВЧ-УМ.

4.1. Моделирование линейных транзисторных СВЧ-УМ по экспериментальным передаточным характеристикам.

4.2. Разработка и экспериментальное исследование линейных СВЧ-УМ при усилении группы разночастотных сигналов.

4.3. Оценка точности расчета мощности сигналов и составляющих ИМИ квазистационарным методом.

4.4. Методы повышение эффективности систем спутниковой связи.

Выводы.

Актуальность проблемы. В настоящее время в различных областях человеческой деятельности все большую роль играют подвижные спутниковые системы связи (ССС). Накопленный опыт разработки и эксплуатации таких систем и сравнительная простота их оборудования послужили причиной того, что в большинстве действующих ССС, включая спутниковые системы связи России, в ретрансляторах используется многостанционный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР). Поскольку при этом в мобильных спутниковых ретрансляторах применяют большое число разночастотных (часто, многочастотных, групповых) сигналов, то их рабочие полосы должны, быть достаточно широки. Рост скоростей и объемов потоков информации требует повышенной пропускной способности каналов связи, что может быть достигнуто увеличением динамического диапазона (ДД) и расширением'рабочей полосы пропускания'усилительных трактов ретрансляторов [1 - 7].

Важнейшей интегральной характеристикой трактов усиления и обработки сигналов является динамический диапазон, который связан, с одной стороны, с чувствительностью, а с другой стороны, с проявлением их нелинейных свойств. Решение задачи расширения ДД спутниковых систем связи и повышения качества их функционирования связано с обеспечением линейности усилительных трактов прохождения разночастотного сигнала. Большое влияние на качество каналов передачи информации оказывает нелинейность передаточных амплитудных характеристик (АХ) и фазоамплитудных характеристик (ФАХ) транзисторных СВЧ-усилителей мощности (СВЧ-УМ), относящихся к классу нелинейных динамических систем, или устройств с комплексной нелинейностью (УКН). Нелинейность АХ СВЧ-УМ проявляется в нелинейном АМ/АМ-преобразовании разночастотного сигнала, а неравномерность ФАХ — в паразитном преобразовании амплитудной модуляции в фазовую, т. е. в возникновении амплитудно-фазовой конверсии (АФК). Все это приводит к возникновению интермодуляционных искажений (ИМИ). Проблема создания широкополосных СВЧ-УМ ретрансляторов с расширенным ДД традиционно является одной из основных задач радиотехники. Основной причиной, препятствующей расширению полосы принимаемых частот, являются паразитные каналы приема, образующиеся, в частности, за счет ИМИ СВЧ-УМ. Они ограничивают реальный динамический диапазон усилительных трактов ретрансляторов. На современном этапе развития техники передачи, приема и обработки информации требования к ДД возрастает с каждым годом. Это объясняется, во-первых, улучшением качественных показателей устройств, а во-вторых, существенным усложнением электромагнитной обстановки. Для многих радиосредств характерна устойчивая тенденция к усложнению приемопередающей аппаратуры, размещение ее на небольших площадях (на судах, самолетах, ретрансляторах и т. д.) или работающей от общих антенных устройств [8 - 10].

Нижняя граница динамического диапазона определяется шумами трактов, а верхняя — уровнем нелинейных искажений, т.е. фактически уровнями возникающих в СВЧ-УМ ИМИ. Нелинейные свойства тракта можно оценить с помощью допустимого коэффициента гармоник огибающей группового сигнала, коэффициента сжатия амплитуды радиосигнала и т. д. Относительное изменение уровней помех и полезных разночастотных сигналов на выходе передатчика и входе приемников в обычных условиях работы, т.е. динамический диапазон входных воздействий, должен достигать 100. 120 дБ. Передать сигналы с таким ДД линейно через весь приемопередающий тракт ретранслятора представляет значительные технические трудности [11 — 12].

Итак, динамический диапазон и линейность передаточных характеристик приемопередающих трактов систем связи неразрывно и тесно связаны с друг другом и оказывают главное влияние на параметры и характеристики ретрансляторов и в целом спутниковых систем связи.

Проблемам увеличения динамического диапазона трактов и нелинейных явлений в транзисторных СВЧ-усилителях мощности систем связи посвящены труды В.И. Каганова, Б.М. Богдановича, Г.М. Крылова, Р.Т. Весткотта, Е.Д. Сунде и др. Данные вопросы рассмотрены в многочисленных работах О.П. Новожилова, В.А. Солнцева, А.А. Титова, Ю.Л. Хотунцева, Л.Я. Кантора, В.И. Нефедова, А.Ш. Касымова, М.С. Ярлыкова, Д. Меллора и других отечественных и зарубежных специалистов, которыми к настоящему времени разработано много методов расширения динамического диапазона и линеаризации СВЧ-УМ трактов систем связи. Однако они имеют определенны недостатки, поэтому сохраняется потребность к созданию новых методов и увеличения динамического диапазона и линеаризации СВЧ-УМ [2, 4 — 10].

Решение этой серьезной научной проблемы определяет актуальность диссертационной работы, направленной на увеличение динамического диапазона трактов ретрансляторов систем спутниковой связи и линеаризацию передаточных характеристик транзисторных СВЧ-усилителей мощности и компенсации ИМИ, что позволяет существенно повысить верность передачи информации, улучшить энергетические показатели, сузить рабочие полосы и увеличить надежность систем спутниковой связи различного назначения в интересах всех отраслей экономики страны.

Целью работы является создание новых методов исследования комбинационного спектра и разработка технических устройств, обеспечивающих решение проблемы увеличения динамического диапазона и линеаризации транзисторных СВЧ-УМ с повышенными энергетическими характеристиками и минимальными ИМИ при усилении групповых сигналов.

Анализ нелинейных систем с разночастотными сигналами точными методами затруднен ввиду большой сложности, а зачастую и принципиальной невозможности достижения конечного результата. В диссертации для этих целей предложен спектральный метод исследования нелинейных СВЧ-УМ с разно-частотными сигналами в квазистационарном (квазистатическом) режиме.

В соответствии с поставленной целью в настоящей диссертационной работе рассмотрены следующие аспекты.

1. Методы увеличения динамического диапазона усилительных трактов ретрансляторов систем спутниковой связи.

2. Вероятностная модель нелинейных транзисторных СВЧ-УМ при усилении разночастотных сигналов, основанная на анализе амплитудной и фазо-амплитудной характеристик усилительного тракта ретранслятора.

3. Спектральный метод анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, позволяющий рассчитывать выходной комбинационный спектр и составляющие ИМИ в устройствах ретрансляторов спутниковой связи.

4. Новые методы и технические решения построения транзисторных СВЧ-УМ с линейными передаточными амплитудными характеристиками и малыми значениями амплитудно-фазовой конверсии.

5. Способ автоматической линеаризации свойств нелинейных СВЧ-усилителей мощности с помощью амплитудных и фазовых корректоров с цифровым и адаптивным управлением.

6. Разработка программного обеспечения для исследования различных нелинейных СВЧ-устройств и систем связи на компьютере.

Методы исследования. В работе использованы методы спектрального анализа нелинейных динамических систем, метод функциональных рядов Вольтерра, аппарат функций комплексного переменного, дифференциальные и интегральные преобразования, теория вероятностей и математическая статистика, математическое моделирование и способы аппроксимации передаточных характеристик, теория передачи информации.

Научной новизной обладают следующие результаты работы.

1. Метод увеличения динамического диапазона сигналов приемопередающих СВЧ-трактов ретрансляторов систем спутниковой связи, основанный на линеаризации передаточных усилительных устройств.

2. Вероятностная модель транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, представляемые через аппроксимацию передаточных АХ и ФАХ.

3. Предложенный спектральный метод анализа нелинейных СВЧ-УМ.

4. Схема корректора характеристик СВЧ-УМ, позволяющая линеаризировать АХ и снизить АФК.

5. Новые технические решения построения СВЧ-УМ с разночастотными сигналами и автоматической цифровой коррекцией нелинейности передаточных АХ и ФАХ.

Практическая ценность заключается:

1. В исследовании и разработке трактов ретрансляторов с увеличенным динамическим диапазоном, линейными СВЧ-УМ с малыми уровнями ИМИ, что позволило повысить КПД, выходную мощность и расширить полосу рабочих частот систем спутниковой связи.

2. В создании комплексной программы по компьютерному анализу и расчету комбинационного спектра и составляющих ИМИ на выходе транзисторных СВЧ-УМ, применяемых в ретрансляторах ССС.

3. Разработке амплитудных и фазовых корректоров и схем линеаризации передаточных характеристик транзисторных СВЧ-УМ с адаптивным управлением и обратными связями.

4. Разработке экспериментальных методик измерения односигнальных и многосигнальных передаточных АХ и ФАХ.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Метод увеличения динамического диапазона приемопередающих СВЧтрактов ретрансляторов систем спутниковой связи, основанный на линеаризации передаточных характеристик усилительных устройств.

2. Вероятностная модель транзисторных СВЧ-УМ, представляемая через аппроксимацию АХ и ФАХ.

3. Предложенный спектральный метод анализа нелинейных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами с использованием аппроксимации АХ и ФАХ функциями Бесселя и численными исследованиями на компьютере.

4. Новые технические решения построения СВЧ-УМ с разночастотными сигналами и автоматической коррекцией нелинейности АХ и ФАХ.

Основные результаты диссертационной автора работы внедрены на предприятиях ОАО «Концерн радиостроения «ВЕГА», ЦНИИ «Радиосвязь», в НИИ космических систем - филиал ГКНПЦ имени М.В. Хруничева, в институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН, применены в учебном процессе в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) и Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете). Результаты работы отражены в 4 учебниках с грифом Министерства образования РФ "Допущено" в качестве учебника для студентов учреждений среднего профессионального образования и учебном пособии с грифом УМО «Допущено» в качестве учебного пособия для студентов специальности "Радиотехника".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались с 2001-го по 2009 год на научно-технических конференциях и семинарах в Московском государственном-институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете), Московском энергетическом институте (техническом университете), на конференциях и заседаниях НТОРЭС им. А.С. Попова, на международных и Всероссийских научно-технических конференциях. (

Достоверность основных теоретических положений подтверждена: созданием широкого класса СВЧ-УМ, внедренных в состав радиотехнических систем различного назначения;

- экспериментально в процессе исследований разработанных линейных транзисторных СВЧ-УМ;

- точностью расчетов параметров с помощью спектрального метода (0,15.0,25 дБ), что соизмеримо с погрешностью измерительных приборов; расчетными оценками границ применения алгоритмов и методик;

- актами о внедрении и использовании научных и практических результатов диссертации; совпадением результатов настоящей работы с данными, полученными другими авторами.

Публикации. Результаты проведенных в диссертации исследований опубликованы автором более чем в 35работах: 4 статьях в ведущих научных журналах и изданиях, выпускаемых в Российской Федерации и рекомендуемых ВАК для публикация основных материалов диссертаций, представляемых на соискание ученой степени кандидата наук; 19 статьях в сборниках трудов международных научно-технических конференций; 7 статьях в научно-технических сборниках издательств МИРЭА и других высших учебных заведениях и научно-исследовательских институтов; в 4 учебниках с грифом Министерства образования и науки РФ «Допущено» в качестве учебника для студентов учреждений среднего профессионального образования и учебном пособии с грифом УМО «Допущено» в качестве учебного пособия для студентов специальности "Радиотехника".

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, 3 приложений, списка источников информации, включающего 166 наименований; содержит 158 страниц текста, 36 рисунков и 9 таблиц.

Выводы

1. Разработан эффективный пакет программ расчета, предназначенный для исследования маломощных (до 1 Вт) и мощных (до 100 Вт и более) СВЧ-устройств с комплексной нелинейностью в многосигнальном режиме. При-этом исследуемые нелинейные устройства могут иметь значительную величину АФК (#ф >4-5 град/дБ). Пакет программ позволяет производить все виды обработки данных; предусмотрено автоматическое планирование и обработка разовых, пробных и последовательных экспериментов, а также ввод нескольких ряда данных АХ и ФАХ из базы данных в автоматическом режиме.

2. Разработана и создана экспериментальная СВЧ-установка, позволяющая экспериментально исследовать систему связи и СВЧ-устройства, имеющие существенную нелинейность АХ и значительную АФК.

3. Произведена оценка степени' влияния нелинейности1 АХ и неравномерности ФАХ СВЧ-тракта на мощность ИМИ. Установлено, что в режиме насыщения разница в расчетах методов раздельного и совместного учета составляет величину (0,4 - 0,8) дБ. Дана оценка раздельного влияния нелинейности АХ и АФК на интенсивность продуктов ИМИ.

4. Проведена экспериментальная оценка точности спектральных методов расчета мощности полезных сигналов и продуктов ИМИ на выходе устройств с существенной нелинейностью и значительной амплитудно-фазовой конверсией в многосигнальном режиме по его передаточным характеристикам, полученным в многосигнальном режиме. Установлено, что абсолютная точность расчетов отношения PJPmai на выходе СВЧ-тракта, выполненных спектральным методом, соизмерима с погрешностью измерительных приборов (0,4 - 0,6) дБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны новые методы увеличения динамического диапазона усилительных трактов ретрансляторов систем спутниковой связи.

2. Создана вероятностная модель нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, основанная на аппроксимации АХ и ФАХ.

3. Предложен квазистационарный метод анализа нелинейных транзисторных СВЧ-УМ с разночастотными сигналами, позволяющий рассчитывать выходной комбинационный спектр и составляющие ИМИ. Показано, что метод обладает перспективностью и высокой точностью — (0,1. .0,2) дБ.

4. Предложены новые методы и технические решения построения транзисторных СВЧ-УМ с линейными передаточными АХ и малыми значениями АФК, что значительно расширило область их применения. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что при применении разработанных корректоров и сумматора, степень ослабления несущих составит не 2,5 -дБ, а всего 0,5 дБ, что представляет значительный выигрыш.

5. Разработан пакет прикладных программ, предназначенный для исследования! УКН в многосигнальном режиме. При этом исследуемые устройства могут иметь значительную величину АФК (Kv> 4.5 град/дБ).

6. Предложены рекомендации по увеличению пропускной способности и эффективности ССС путем неравномерной расстановки несущих частот.

Таким образом, в результате теоретических и экспериментальных исследований, а также компьютерного моделирования, решена важная проблема построения линейных схем транзисторных СВЧ-УМ. Проведена разработка новых положений теории нелинейных систем с разночастотными сигналами, совокупность которых позволила решить научно-техническую проблему, имеющую важное хозяйственное значение по развитию основ построения, разработки, созданию и внедрению СВЧ-УМ с повышенными энергетическими характеристиками в системы различного назначения. Это должно повысить их КПД, выходную мощность, надежность, уменьшить уровень ИМИ, расширить полосу рабочих частот, снизить стоимость и массогабаритные показатели, а в итоге приведет к увеличению числа пользователей и повышению объема и скорости передаваемой информации систем спутниковой связи.

1. Спутниковая связь и вещание. Справочник. Под ред. Л.Я. Кантора /Бартенев В.А., Болотов B.JL, Быков B.JI. и др. М.: Радио и связь. 1997. 528 с.

2. Богданович Б.М. Радиоприемные устройства с большим динамическим диапазоном. М.: Радио и связь, 1984. - 176 с.

3. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс: Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. 432 с.

4. Спилкер Д. Цифровая спутниковая связь. /Пер. с англ. под ред. Маркова В.В. -М.: Связь. 1989.412 с.

5. Нефедов В.И. Линеаризация характеристик мощных транзисторных усилителей систем подвижной связи. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (защищена 18.01.2007).

6. Пейвула К., Фонг Д. Искажения за счет взаимной модуляции в спутниковых ретрансляторах с частотным уплотнением. /ТИИЭР. № 2. Т. 59.1991 г. С. 87-92.

7. Богданович Б.М., Черкас Л.А., Задедюрин Е.В., Вавуникян Ю.М., Бачило Л.С. Методы нелинейных функционалов в теории нелинейных цепей. /Под ред. Б.М. Богдановича. М.: Радио и связь, 1990.

8. Амплитудно-фазовая конверсия. Г.М. Крылов и др. /Под ред. Г.М. Крылова. -М.: Связь. 1979. 256 с.

9. Туев В.И. Повышение динамического диапазона устройств усиления и преобразования радиосигналов, содержащих многоэлектродные активные элементы Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (защищена 06.11.2007).

10. Самохина Е.В., Стукас А.В., Зубков А.П., Базитов А.В., Оганян А.Б. Увеличение динамического диапазона и линеаризация усилительных трактов систем передачи информации. 64-я научная сессия, посвященная Дню радио. 13-14 мая 2009 г., Москва, Россия.

11. Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи. /Под ред. Нефедова В.И. Учебник. М.: 2009. - 736 с.

12. Основы технического проектирования систем связи через ИСЗ. //Под ред. Фортушенко А.Д., Г.В. Аскенази, B.JI. Быкова. -М.: Связь. 1983.

13. Sunde E.D. Intermodulation distortion in multicarrier FM System. // IEEE, Part 2, International Convertation Record. 1985 r. March 22-26. p. 130-146.

14. Грибов Э.Б. Нелинейные явления в приемо-передающем тракте аппаратуры связи на транзисторах. М.: Связь, 1992. — 247 с.

15. Жидков С.В. Влияние нелинейности амплитудной характеристики тракта приема-передачи на работу модемов со многими несущими // Труды учебных заведений связи 2002 г. 168 стр. 212 -223.

16. Devlin, L, Beasley, P. Full custom GaAs MMICs for 2-18 GHz ESM Front-end. Microware Enqineerinq, March 2009.

17. Mayer M., Arthaber H. RF Power Amplifier Design // Department с Electrical Measurements and Circuit Design Vienna University of technology June 11,2001.

18. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Издание 2-е, исправленное. — М.: Изд. дом "Вильяме", 2004. 104 с.

19. Лисицкий А.П., Никифоров В.В. Методы уменьшения нелинейных искажений сигналов в радиопередающих трактах. В кн.: Полупроводниковая электроника в технике связи. - М.: Радио и связь, 1990, вып. 28, с. 95-106.

20. Wu Q., Xiao Н., Li F. Linear RF Power Amplifier Design For CDMA Signals: A Spectrum Analysis Approach. Technical Feature. Microwaves & RF, Jan. 1999. P. 72-84.

21. Browne J. Device Measures Gain And Phase From 0.1 to 2.7 GHz. Product Technology. Microwaves & RF, pp. 49-62. April 2001.

22. Богданович Б.М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах. -М.: Связь, 1980.

23. Seidel Н. "A Microwave Feed-Forward Experiment". The Bell System Technical Journal, Vol. 50, No. 9, pp. 2879-2916, November 1991.

24. Курушин A.A., Текшев В.Б. Расчет динамического диапазона многокаскадного СВЧ-устройства. Радиотехника, 1981. Т.36. № 8. С.88-90Г

25. Raconen Т. Power Amplifier Linearization Techniques: An overview. //Workshop on RF Circuits for 2,5 G and 3 G Wireless Systems February 4, 2001.

26. Хотунцев Ю.Л. Интермодуляционные искажения в приемных и передающих СВЧ-устройствах. /Изв. Вузов. Радиотехника. 1983 г., т.26, №10, с. 28-38.

27. Богданович Б.М., Бачило JT.C. Исследование структурных свойств и синтез усилительных трактов с малыми нелинейными искажениями. Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника, 1981, № .12, с. 27-32.

28. Богданович Б.М. Структурный синтез цепей класса Вольтерра-Винера по критериям нелинейности. В кн.: Радиотехника и электроника. — Минск: Высшая школа, 1976, вып. 6, с. 38-50.

29. Курушин А.А., Недера В.И. Усилители мощности с высокой линейностью для базовых станций беспроводной связи. 2003 "CHIP NEWS". Электронная версия.

30. Нефедов В.И. Учет амплитудных и фазовых ошибок в схемах линеаризации характеристик усилителей для передатчиков систем подвижной связи. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 10, с. 17-20.

31. Титов А.А. Транзисторные линейные сверхширокополосные и полосовые усилители ОВЧ- и УВЧ-диапазонов с повышенной выходной мощностью и КПД. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (защищена 10.02.2004 г.).

32. Heutmaker М., Welch J., Wu. Е. Using Digital Modulation to Measure and Model RF Amplifier Distortion. Applied Microwaves & Wireless, March 1997, p. 34.

33. Кудашов B.H. Прохождение нескольких ФМ-сигналов через устройство с комплексной нелинейностью. Радиотехника. 1983 г., т. 28. № 28. С. 24-26.

34. Westcott R.T. Investigation of multiplier FM/FD-Mcarriers trough a satellite T.W.T. operating near saturation. Electronics Record. Proc.IEEE. Vol. 44, №6.- June 1967 r, p. 726-740.

35. Asbeck P.M., Itoh Т., Qian Y. Device and Circuit Approaches for Improved Linearity and Efficiency in Microwave Transmitters, 1998, IEEE, p. 327.

36. Чистяков Н.И. К вопросу о модели амплитудно-фазовой конверсии. // Радиотехника. 1985 г. № 10, т. 34. С. 39-40.

37. Деев В.В. Прохождение нескольких нормальных случайных сигналов через устройство с комплексной нелинейностью. //Изв. Вузов. Радиотехника. 1980 г. № 4. С.82-88.

38. КагздовВ.И СВЧполупроюднжовые передатчики.-М.:Радиоисвязь, 1981.400с.

39. Гольдин С.М. О нахождении продуктов преобразования суммы ряда гармонических сигналов четырехполюсником с комплексной нелинейностью. Радиотехника и электроника. 1975 г. № 1, т. 30. С. 21- 28.

40. TIA/EIA/IS-95, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-mode Wideband Spread Spectrum Cellular System. P. 234-243. July 1993.

41. Пруслин В.З. О нелинейном усилении суммы трех гармонических колебаний. Радиотехника. 1975 г. № 10, т. 30. С. 53 59.

42. Alfonso J. Zozaya, Eduard Bertran Alberti, and Jordi Berenguer-Sau, Dept. of Signal Theory and Communications, Polytechnic University of Catalonia, Barcelona, Spain. Microwave Journal. P. 63-69. 07. 2005.

43. RDL, Inc., "Instruction Manual for IMD-181D Intermodulation Distortion Simulator", pp. 34-42.

44. Козлов Е.Ю. Линеаризация характеристик СВЧ-усилителей для систем радиосвязи с многостанционным доступом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (защищена 25.11.2002 г.).

45. Wu Q., Xiao Н., Li F. Low dissipation power and high linearity PCS power amplifier. Microwave Journal. 1999. v. 42. no. 10, p. 44,45.

46. Титов А.А. Нелинейные искажения в мощной широкополосной усилительной ступени с автоматической регулировкой потребляемого тока. — Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника, 2001, № 11, с. 71—77.

47. Ланда А.Э. Энергетически эффективный метод линеаризации активной обратной связью транзисторного усилителя мощности СВЧ диапазона. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (защищена 05.12.04.).

48. Корнилов С.А., Ланда А.Э., Овчинников КД., Седышев Э.Ю. Линеаризация твердотельных СВЧ усилителей методом двойной обратной связи. // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2004, вып. 4 стр. 71-77.

49. Малютин Н.Д. и др. Корректоры амплитудных и частотных характеристик СВЧ электровакуумных приборов. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1990. 52с.

50. Heutmaker М., Welch J., Wu Е. Using Digital Modulation to Measure and Model RF Amplifier Distortion, Applied Microwaves & Wireless, March/April 1997, p. 34.

51. Забалканский Э.С., Левин M.E. Преобразование спектра сигналов в усилителях с комплексной нелинейностью. Радиотехника. 1998 г. №2. С.15-18.

52. Nefedov V.I. Methods of realization intensifying microwaves-modules with addition of capacities. DSPA' 2004, 5-th International Conference: Digital Signal Processing And Its Applications. Moscow. Russia. v.II. 2004. Proceedings 2, p. 291-293.

53. Кротов H.A., Козырев В.Б. Способы линеаризации амплитудной характеристики усилителей мощности. Радиотехника. 2003. №12. С. 55-62.

54. Katehl L.P., Rebeiz G.M. and Nguyen C.T. MEMS and Si-micromachined Components for Low Power, High Frequency Communication Systems, 1998, IEEE MTT-S Digest, p. 331-342.

55. Каганов В.И. Проектирование транзисторных радиопередатчиков с применением ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988 г. 256 с.

56. Нефедов В.И. Метод линеаризации характеристик усилителей. — Наукоемкие технологии. 2006, т. 7, № 9, с. 21-22.

57. Katehl L., Rebeiz G., Nguyen C. MEMS and Si-micromachined Components for Low Power. High Frequency Communication Systems. 1998, IEEE. p. 331.

58. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование. — М.: Радио и связь. 1990 г.

59. Иванов О.А., Корнилов С.А., Овчинников КД. Линеаризация амплитудной арактеристики СВЧ усилителей мощности методом комплексной обратной связи. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 1994. С. 88 — 95.

60. Park U.H. Control Circuit Compensates Error Loop In Feedforward Amplifiers. Design Feature. Microwaves & RF, September 2000. P. 87-94.

61. Жидков C.B. Влияние нелинейности амплитудной характеристики тракта приема-передачи на работу модемов со многими несущими.// Труды учебных заведений связи 2002 г., с. 212 -223.

62. Касымов А.Ш. Многочастотные режимы работы широкополосных нелинейных СВЧ устройств. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (защищена 28.11.2003).

63. Browne J. SMT Phase Shifters Adjust PCS Designs. Product Technology. Microwaves & RF, May 2000. P. 143-154.

64. Youn K.J., Kim В., Lee C.S., Maeng S.J., Lee J.J., Pyun K.E., Park H.M. Low dissipation power and high linearity PCS power amplifier with adaptive gate bias control circuit. Electron. Lett., 1996, V. 32, № 17, p. 1533-1535.

65. Рожков В. M., Сапрыкин А. В., Челноков О.А. Искажения спектра фа-зоманипулированных колебаний в нелинейных резонансных усилителях. "Радиотехника", с. 23-25, №10, 2005 г.

66. Титов А.А. Нелинейные искажения в мощной широкополосной усилительной ступени с автоматической регулировкой потребляемого тока // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. 2001. № И. С. 71-77.

67. Li F., Lau W. Linear Amplifier Powers 2.4 GHz WLAN Applications. Cover Feature. Microwaves & RF, March 2001, pp. 541-548.

68. Аверина Л.И. Нелинейное взаимодействие многочастотных шумовых сигналов в СВЧ-усилителях на полевых транзисторах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук (защищена 11.12.1998).

69. Кротов Н.А., Козырев В.Б. Способы линеаризации амплитудной характеристики усилителей мощности. Радиотехника. 2003. №12. С. 55 62.

70. Ангелов И., Стоев И., Уршев Л. Широкополосный малошумящий усилитель диапазона 0,7-2 ГГц. — Приборы и техника эксперимента, 1985, № 3, с. 129-131.

71. Shaft P.D., Hard Limiting of several signals and its effectson communication system perfomance. IEEE. Intern. Conf. Rec., p. 28-37. March, 1985 r.

72. Лисицкий А.П. Нелинейные искажения многочастотных сигналов в СВЧ транзисторных усилителях. Зарубежная радиоэлектроника. 1983 г. № 9. С. 70-81.,

73. Wu Q., Testa М., Larkin R. On Design of Linear RF Power Amplifier for CDMA signals. International Journal of RF and Microwave Computer-aided Engineering, Vol.8, № 3, 1998, pp. 527-534.

74. Slovick M. Measuring ACPR in CDMA amplifiers. Technical Feature. Microwaves & RF, January 1999, pp. 238-247.

75. Алгазинов Э.К. Экспериментальное исследованиб эффекта подавления 2-х гармонических сигналов. // Электронная техника. 1973. №4. С. 32-34.

76. Попов Е. П., Пальтов И. П. Приближенные методы исследования процессов в нелинейных автоматических системах. — М.: Физматгиз, 1960.

77. Половников А.С. , Яковенко В.А. Линеаризация усилительных трактов методом предыскажений. Радиотехника, №7, 2003.

78. Корнеева Е.В., Чурсинов А.В. Принцип цифровой генерации предыскажений сигнала для линеаризации усилителей мощности в сетях 3-го поколения с учетом эффекта памяти. Доклады 5-й Международной Конференции DSPA-2003 (т. 2). С. 543-544.

79. Бустэнг И., Эрман Л., Грейам И. Анализ нелинейных систем при воздействии нескольких входных сигналов. /ТИИЭР. 1974 г., т.62, № 8. С. 56-92.

80. Feedforward Amplifiers Power Base Stations To 400 W. Product Technology. Microwaves & RF, October 1999, pp. 126-138.

81. Pedro Miguel Cabral, Jose Carlos Pedro and Nuno Borges Carvalho A Unified Theory for Nonlinear Distortion Characteristics in Different Amplifier Technologies. April 2005. Microwave Journal, p. 264-271.

82. Тоцний И.Е. О способах измерения нелинейности амплитудных характеристик радиотехнических устройств. // ТИИЭР, 1989 г., т.1, с. 93-96.

83. Сидоров В.М., Кудашов В.Н. Метод определения спектра в устройствах с АФК. Радиотехника. 1976. т. 31. № 4. С. 10-17.

84. Новые направления развития СВЧ-устройств. http://shop.chipdoc.ru. Электронная версия.

85. Титов А.А. Полиномиальная модель комплексной передаточной характеристики мощного усилительного каскада. // Труды 5 международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения", в 7 томах. Т. 7. Новосибирск: НГТУ, 2000. С. 82-83.

86. Титов А.А. Влияние корректора амплитудной характеристики на интермодуляционные искажения полосового усилителя мощности. // Известия Томского политехнического университета. 2003 г. № 5. С. 85-88.

87. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин А.А. Проектирование СВЧ-устройств с помощью Microwave Office. М.: Солон-Пресс, 2003. 492 с.

88. Нефедов В.И. Линейные СВЧ-усилители мощности для систем подвижной связи. Наукоемкие технологии, 2004, т. 5, № 12, с. 27-30.

89. Винер Н. Кибернетика / Пер. с англ. /Под ред. Г.Н. Поварова. — М.: Советское радио, 1968. 286 с.

90. Bindra "RF Power Amplifiers flex LDMOS Muscle in Wireless Equipment", Electronic Design, February, 7th, 2000, pp. 83-90.

91. Бокк О.Ф. Предельные возможности линеаризации усилителей радиочастоты. Радиотехника, 1976, № 6, с. 67-75.

92. Богданович Б.М. Анализ нелинейных приемно-усилительных трактов с помощью операторов Вольтерра-Винера высокого порядка // Радиотехника. 1983. № 11. С. 21-29.

93. Нечес И.О. Метод анализа нелинейных радиотехнических цепей при сложных воздействиях, основанный на аппарате рядов Вольтерра. Диссертация на соискание ученой степени канди дата технических наук (защищена 2.03.2006).

94. Бедросян Е. Свойства выходного сигнала систем, описываемых рядами Вольтерра при подаче на вход гармонических колебаний и гауссова шума. ТИИЭР. 1971 г., т. 59. №12. С. 56 82.

95. Флейк Р. Теория рядов Вольтерра и ее приложение к нелинейным системам с переменными параметрами. Труды II конгресса ИФАК, 1965.

96. Назарова М.В., Родионов А.Н. Модель усиления многочастотных сигналов в виде дискретного ряда Вольтерра. // Изд. Вузов. Радиоэлектроника. 1988г. №10. С. 37-42.

97. Солнцев В.А. Ряды Вольтерра и их применение к анализу прохождения узкополосных сигналов. В кн. Лекции по СВЧ электронике. Сар.ун-т. 1983. С. 1. Samo-156.

98. Каганов В.И. Сравнение квазистационарного и динамического методов анализа нелинейных искажений в усилителях. Радиотехника. 1984. №8. С. 35-37.

99. Ризкин И.Х. К обоснованию квазистатического метода расчета амплитудно-фазовой конверсии. // Радиотехника. 1978 г. № 8. С. 32—38.

100. Мымрикова Н.Н. О корректности расчета многосигнальных характеристик методом квазистационарной амплитуды. // Радиотехника и электроника. 1980 г. т. 25. № 11. С. 2472 2474.

101. Андреевская Т.М., Комаров Н.В. Программа анализа квазистационарным методом прохождения многочастотного сигнала через усилитель СВЧ, заданный одночастотными характеристиками. Электроника СВЧ. 1989 г. Вып. 7. С. 74 76.

102. Andren С., Paljug М., Schultz D. PRISM 1KIT-EVAL DSSS PC Card Wireless LAN Description. Application Note 9624.6. Intersil. 1999. pp. 32-34.

103. Бирюк Н.Д., Дамгов B.H. Анализ нелинейных цепей на основе метода комплексной амплитуды. Радиотехника и электроника. 1993 г., т. 38. № 3. с. 181-186.

104. Borich V., Jong J., East J., Stark W. Nonlinear Effects of Power Amplification on Multicamer Spread Spectrum Systems, 1998 IEEE MTT-S Digest,p.323.

105. Коровин A.H. Разработка и исследование методов уменьшения ИМИ в усилителях мощности радиосигналов с раздельным усилением. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук (защищена 05.12.04).

106. Самохина Е.В., Нефедов В.И., Власюк Ю.А. Исследование характеристик нелинейных СВЧ-усилителей. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, №10, с. 21-23.

107. Bindra A. "RF Power Amplifiers flex LDMOS Muscle in Wireless Equipment", Electronic Design, February, 7th, 2000, pp. 83-90.

108. Андреев B.C., Гордон Е.Ю. Уменьшение нелинейных искажений усилителей мощности СВЧ. Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника, 1993, № 10, с. 21-28.

109. Петров Г.В., Толстой А.И. Линейные балансные СВЧ усилители. — М.: Радио и связь, 1983. 334 с.

110. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. /Под ред. З.И. Моделя. М.: Советское радио, 1980. 232 с.

111. Нефедов В.И., Козлов Е.Ю., Замуруев С.Н. Широкополосные кольцевые делители мощности, синтез и анализ работы. 50-я научно-техническая конференция. М.: МИРЭА, 2001. Часть 2, с. 42-43.

112. Нефедов В.И. Методы реализации усилительных СВЧ-модулей со сложением мощностей. 6-я Международная конференция "Цифровая обработка сигналов и ее применение". Т. II с 170-175. Москва, 2004.

113. Самохина Е.В., Стариковский А.И. Спектральные методы исследования нелинейных СВЧ-устройств. Наукоемкие технологии, 2008, т. 6, № 12, с. 27-29.

114. Самохина Е.В., Белявский Д.С., Нефедов В.И:, Барский Д.Р. Исследование нелинейных СВЧ-усилителей с использованием рядов Вольтерра. НТОРЭС им. А.С. Попова. 63-я научная сессия, посвященная Дню радио. 1719 мая 2008 г., Москва, Россия.

115. Нефедов В.И., Самохина Е.В., Битюков В.К., Барский Д.Р., Белявский Д.С. Исследование нелинейных усилителей с использованием рядов Вольтерра. Доклады научно-практической конференции Инфо-2008. Сочи. С. 151-156.

116. Самохина Е.В. Нелинейные искажения в мощных усилительных СВЧ-модулях. 6-я Международная конференция и выставка "Цифровая обработка сигналов и ее применение", т. II. С. 137-141. Москва. 2004.

117. Сигов А.С., Нефедов В.И., Битюков В.К., Самохина Е.В. и др. Элек-трорадиоизмерения. (3-е изд.). Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. -М.: Форум-Инфра-М, 2009 г. 384 с.

118. Самохина Е.В. Ослабление продуктов ИМИ в нелинейных СВЧ-усилителях. Сб. трудов 53-й научно-технической конференции МИРЭА. Москва, 2004 г. Ч. З.С. 47-51.

119. Samokhina E.Y. The in crease of the efficiency of communication system RF-amplifiers. DSPA-2003, 5-th International Conference: Digital Signal Processing And Its Applications. Moscow. Russia, v. II. 2003. Proceedings 2, p.241-242.

120. Нефедов В.И., Барский Д.Р., Самохина E.B., Белявский Д.С., Матюхин А.А., Бузылев Ф.Н. Линейные транзисторные усилители. 61-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-18 мая 2006 г., Москва, Россия.

121. Belyavsky D.S., Matjuhin A.A., Semenov E.O., Samokhina E.V., Solomatin N.S., Gurov P.A., Nefedov V.I., Buzylyov F.N. Increase of the linearity of communication system microwaves-amplifiers. DSPA-07. Moscow, Russia. P. 598.

122. Самохина E.B., Нефедов В.И., Власюк Ю.А. Исследование характеристик нелинейных СВЧ-усилителей. Наукоемкие технологии, 2005, т.6, №10, с. 21-23.

123. Самохина Е.В. Квазистатические методы исследования нелинейных СВЧ-устройств. 4-я Международная научно-техническая конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы физики", с. 124 — 126. Саранск, 2003 г.

124. Нефедов В.И., Самохина Е.В. Преобразования сигналов в системах связи. // 5-ая международная научно-техническая конференция. "Цифровая обработка сигналов и ее применение". Москва. 12-14 марта 2002 г.

125. Битюков В.К., Гуров П.А., Нефедов В.И., Самохина Е.В., Барский Д.Р. Повышение эффективности СВЧ-усилителей систем связи. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 10, с. 27-29.

126. Нефедов В.И., Белик Ю.Д., Чешев A.M., Самохина Е.В. Современные системы подвижной радиосвязи. Москва, МИРЭА, 2004 г. 112 с.

127. Нефедов В.И., Барский Д.Р., Белявский Д.С., Самохина Е.В. Ошибки передачи битовых потоков в цифровых системах подвижной связи. — Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 10, с. 24-26.

128. Белянина Е.К., Нефедов В.И., Балагур А.А., Мельчаков В.Н., Самохина Е.В., Федорова Е.В. Программа, методические указания и контрольные задания «Метрология и радиоизмерения». МИРЭА, 2007 г.

129. Samokhina E.V., Nefedov V.I. Nonlinear distortions in powerful intensifying microwaves-modules. Moscow. The 2nd International Conference "Digital signal processing and its applications". V. II. 2004. Proceedings — 2, pp. 228 230.

130. Крылов B.B., Херманис Э.Х. Модели систем обработки сигналов. -Рига.: Зинатне, 1981. 184 с.

131. Крылов В.В. Построение моделей внутренней структуры динамических систем по входо-выходным соотношениям (теория абстрактной реализации). I. Обзор / АиТ. 1984. № 2. С. 5-19. И. Обзор / АиТ. 1984. № 3. С. 5-19.

132. Кисельман Б.А., Крылов В.В. Построение обратимых функциональных моделей динамических систем с дискретным временем по реализациям входного и выходного сигналов. "Журнал радиоэлектроники", №1, 2003.

133. Хехнев С.В., Крылов В.В. Линеаризация широкополосного усилителя мощности с использованием адаптивного цифрового предыскажения в основной полосе частот. Доклады 5-й Международной Конференции DSPA-2003 (т. 2), с. 545-547.

134. Нефедов В.И., Самохина Е.В. Повышение эффективности широкополосных СВЧ-усилителей систем связи. 5-я Международная конференция и выставка "Цифровая обработка сигналов и ее применение". Москва, 2003 г., с. 389-391.

135. Нефедов В.И., Хахин В.И., Самохина Е.В. Современные усилительные модули для систем подвижной связи. НТОРЭС им. А.С. Попова. 59-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-19 мая 2005 года, Москва, Россия.

136. Нефедов В.И., Сигов А.С., Битюков В.К., Самохина Е.В. Метрология, стандартизация и сертификация. /Под ред. профессора Нефедова В.И. Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. — М.: Форум-Инфра-М, 2009 г. 416 с.

137. Барский Д.Р., Нефедов В.И., Самохина Е.В., Белявский Д.С. Исследование нелинейных СВЧ-устройств. Сб. научных трудов 52-ой научно-технической конференции МИРЭА. Ч.З. Технические науки, с. 53-58. Москва, 2003 г.

138. Самохина Е.В., Барский Д.Р., Белявский Д.С., Нефедов В.И., Бузылев Ф.Н., Матюхин А.А. СВЧ-усилители для систем подвижной связи. 61-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-18 мая 2006 г., Москва, Россия.

139. Нефедов В.И., Барский Д.Р., Балагур А.А., Захаров С.А, Самохина Е.В. Нелинейные искажения в СВЧ-усилителях. Москва. 2006 г. Труды 14-ой международной конференции по спиновой электронике и гировекторной электродинамике. С. 261-263.

140. Нефедов В.И., Козлов Е.Ю., Замуруев С.Н., Самохина Е.В. Широкополосные кольцевые делители мощности, синтез и анализ работы. 50-я научно-техническая конференция. М.: МИРЭА, 2001. Часть 2, с. 42 - 43.

141. Белявский Д.С., Матюхин А.А., Самохина Е.В., Соломатин Н.С., Гуров П.А., Нефедов В.И., Бузылев Ф.Н. Повышение линейности СВЧ-усилителей систем связи. ДСПА-07. Москва, Россия. С. 597-699.

142. Самохина Е.В., Нефедов В.И. Исследование нелинейных СВЧ-устройств. НТОРЭС им. А.С. Попова. 59-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-19 мая 2005 г., Москва, Россия.