ИЭС УАННП

August 8, 2012 by admin Комментировать »

пр. 50-летия Октября, 2-Б, а/я 102, Киев 03148, Украина Тел/факс: (044) 477-94-30, e-mail: <iec(cb_navarex.kjev.иа>


Аннотация Проведен выбор функциональной схемы суммарно-разностного преобразователя, на основе которой формируется его математическая модель в виде ориентированного графа. Метод анализа суммарно-разностного преобразователя основан на применении правила Мейсона для расчета на ЭВМ значений комплексных коэффициентов передачи его парциальных каналов, используемых для вычисления параметров преобразователя. Использована программа расчета, реализующая алгоритм LU-факторизации Краута для разреженных матриц. Проведен анализ чувствительности характеристик суммарно-разностного преобразователя к изменению параметров его функциональных узлов. Установлен критерий реализации высокой идентичности амплитуднофазовых характеристик парциальных каналов суммарноразностного преобразователя.

I.  Введение

Развитие перспективных радиотехнических систем миллиметрового диапазона непосредственно связано с совершенствованием принципов проектирования устройств пространственной обработки сигналов, в частности суммарно-разностных преобразователей (ПСР) с высокой идентичностью амплитудно-фазовых характеристик. В [1] достаточно полно рассмотрены многомодовые ПСР [2], ПСР на ВЩЛ. При этом анализ результатов исследований, проведенных в [1] показывает, что построение трактов СВЧ с суммарноразностной обработкой в диапазоне частот 80 -160 ГГц является достаточно сложной задачей и требует проведения дополнительных исследований, которые позволят сформулировать принципы проектирования ПСР миллиметрового диапазона. Очевидно, что в виду объективных трудностей изготовления многомодовых ПСР для радиотехнических систем коротковолновой части миллиметрового диапазона, в качестве базовых элементов таких ПСР следует выбирать многоплечие устройства (МПУ) на основе полого прямоугольного или зеркального диэлектрического волновода в сочетании с фазовыми корректорами (ФК) с низкими вносимыми потерями мощности [3].

В настоящей работе проводится анализ ПСР, на основании результатов которого формулируется критерий реализации ПСР с высокой идентичностью амплитудно-фазовых характеристик.

II.  Основная часть

Функциональная схема СРП с объединением на одном выходе двух разностных каналов приведена на рис. 1. СРП содержит вводы сигналов 1, 2, 3, 4, ФК 5, МПУ 6, выполняющие функции 3-дБ направленных ответвителей (НО), согласованные нагрузки (СН) 7, фазовые манипуляторы (ФВМ) 0-180 град, выходы 9, 10. На функциональной схеме МПУ и ФК объединены в базовые элементы (БЭ).

Обработка сигналов в СРП осуществляется в два этапа. На первом этапе в плечах 13, 14 БЭ II, 14 БЭ IV формируются сигналы суммарного Е, разностного по углу места As, разностного по азимуту Ар каналов.

Рис. 1. Функциональная схема СРП

Fig. 1. Functional diagram of the sum-difference converter

На втором этапе в БЭ V объединяются каналы As и АР в один разностный.

Основными характеристиками СРП являются неидентичность амплитудно-фазовых характеристик парциальных каналов, сквозные потери мощности, уровень развязки между каналами, развязка суммарного и разностного каналов на равносигнальном направлении, полоса рабочих частот. Анализ ПСР и оптимизация его характеристик является неотъемлемой частью практической реализации высокоэффективных радиотехнических систем, содержащих СВЧ тракты с суммарно-разностной обработкой.

Анализ СРП проведен на основании его математической модели, представленной в виде ориентированного графа [4]. Ориентированный граф отражает систему линейных уравнений, описывающих СРП как СВЧ устройство, так, что узловые переменные отображают известные или неизвестные переменные, коэффициенты передачи ветвей представляют собой коэффициенты соотношений узловых переменных, а каждому узлу, имеющему входящие ветви, соответствует уравнение, в котором узловая переменная равна сумме по всем входящим ветвям рассматриваемого узла произведений коэффициента передачи входящей ветви на узловую переменную, из которой эта ветвь исходит.

Ориентированный граф СРП содержит 76 узлов и 150 ветвей. Анализ СРП состоит в формировании и решении системы алгебраических уравнений, описывающих СРП. При этом, учитывая тот факт, что в матрице СРП ненулевыми являются менее 20% элементов, следует использовать технику разреженных матриц. В ходе анализа СРП путем многовариантного расчета коэффициентов передачи парциальных каналов СРП определяются зависимости указанных выше характеристик СРП относительно параметров его функциональных узлов. Многовариантный расчет производится по программе автоматизированного расчета комплексных коэффициентов передачи многополюсников GRAF, любезно предоставленной автору Солодовником А. И. Анализ СРП указанным методом позволил определить чувствительность его характеристик относительно параметров его функциональных элементов и определить критерий реализации высокой идентичности парциальных каналов СРП, который заключается в следующем.

1. Погрешность сдвига фазы и потери мощности фазовых корректоров входных базовых элементов СРП должны находиться в пределах +7 град и 0,2 дБ соответственно.

2.  Погрешность сдвига фазы и потери мощности фазовых корректоров выходных базовых элементов не должны превышать в угломестном разностном канале +-5 град и 0,2 дБ соответственно, в азимутальном разностном канале +10 град и 0,2 дБ соответственно, по разностному объединенному каналу +-5 град и 0,2 дБ соответственно.

3. Погрешность сдвига фазы и потери мощности фазовых манипуляторов угломестного и азимутального разностных каналов не должны превышать +-10 град и 0,2 дБ а также +-5 град и 0,2 дБ соответственно.

4.  Потери мощности, погрешность переходного ослабления и направленность направленных ответвителей входных базовых элементов ПСР должны находиться в пределах 0,5 дБ, (-0,2н-+0,4) дБ, не менее 22,5 дБ соответственно.

5.   Для направленных ответвителей выходных базовых элементов потери мощности, погрешность переходного ослабления и направленность должны составлять: в угломестном разностном канале 0,5 дБ, +-0,2 дБ , не менее 22,5 дБ соответственно; в азимутальном разностном канале 0,5 дБ, +-0,7 дБ, не менее 22,5 дБ соответственно, в объединенном разностном канале 0,5 дБ, +-0,7 дБ и 22,5 дБ соответственно.

I.     Заключение

В результате численного анализа СРП определена чувствительность его характеристик к изменению параметров функциональных узлов СРП. На основании результатов анализа установлен критерий реализации высокой идентичности парциальных каналов СРП. Результаты настоящей работы использованы при разработке принципов проектирования и практической реализации радиотрактов миллиметрового диапазона с суммарно-разностной обработкой для перспективных радиотехнических систем.

II.    Список литературы

1.   Гостев В. И., СкрыпникП. В., Мацепура А. Я Пространственная обработка сигналов в СВЧ трактах радиосистем передачи. К.: Издательство “Радюаматор”, 1997. 224 с.

2.   А. с. № 1760579 (СССР). Волноводный восьмиплечий мост/Л. В.Скрыпник, С. В.Мирный, В. Т. Татаркин,

Б. Н. Емельяненков. 1992.

3.   Взятышев В. Ф., Нарытник Т. Н., Рябов Б. А., Емельяненков Б. Н., Банков С. Е. Диэлектрические интегральные схемы КВЧ. 4. 2. Функциональные устройства. Обзоры по электронной технике. Серия: Электроника СВЧ. Вып. 13(1209). -М.:ЦНИИ «Электроника», 1986, с.73.

4.   Чуа П. О., Лин Пен-Мин. Машинный анализ электронных схем: Алгоритмы и вычислительные методы. М.: Энергия, 1980,640 с.

ANALYSIS OF SUM DIFFERENCE CONVERTER WITH HIGH IDENTITY OF AMPLITUDE AND PHASE CHARACTERISTICS

Yemelyanenkow B.

Institute of electronics and communication UASNP 50 of October, 2-b, Kiev 03148, Ukraine e-mail: iec@naverex.kiev.ua

In the present paper we have made a choice of operating diagram of sum difference converter (SDC) and formed its mathematical model as an oriented graph. Analysis of sumdifference converter is based on using of Mason’s rule for CAD of complex coefficients of its channels, which are then used for converter’s characteristics calculation. The CAD software, which implements Crout algorithm of LU-factorization is used. We have conducted the analysis of SDC characteristics response to variation of parameters of SDC functional parts and determined the criterion of performing of high identity of amplitude and phase characteristics of SDC channels.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты