Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время актуальным является решение комплекса задач, связанного с созданием новых типов н совершенствованием существующих средств обнаружения локализованных объектов па фоне подстилающей поверхности, являющихся неотъемлемой частью систем обработки информации и управления подвижными объектами. Диссертация посвящена анализу и синтезу цифровых систем синхронюации и синтезаторов частот для применения в радиотехнических системах и устройствах обработки информации.
В качестве модели антенной системы в диссертации рассматривается антенная решетка (АР). Теория и техника АР достаточно исследована и подробно освещена в литературе. Значительный вклад в совершенствование радиолокационных АР внесли работы Д.И.Воскресенского, В.Л.Гостюхина, И.Я.Иммореева, МСколника, Т.У.Миллера и других. Также рассматривались вопросы применения АР в гидроакустических и акустических системах. Разработкой теории гидроакустических АР занимались Г.МСвердлнн, М.Д.Смарышев, Л.К.Самойлов, Р.Д.Урик и другие. Однако, несмотря їй большое число работ по данной проблеме, остаются недостаточно исследованным ряд вопросов проектирования цифровых систем. Например совершенствование частотных методов управления положением главного максимума диаграммы направленности (ДН) АР, повышешге точности пеленгации объекта малых угловых размеров на фоне распределенной в пространстве помехи, применение современных микропроцессорных устройств и методов цифровой обработки сигналов. Существующие в настоящее время методы управления ДН обладают рядом недостатков, в частности, недостаточной точностью и большим шагом перестройки по углу
-4-пеленга, проникновением помех от сигналов управления в приемный канал,
сложностью алгоритмов управления и высокой стоимостью реализации
систем. Поэтому представляется перспективным применение цифровых
синтезаторов частот (ЦСЧ) в качестве управляемого геператора в системах
управления и обработки сигнала АР с частотным управлением ДН.
Вопросами разработки и анализа ЦСЧ занимались Ч.Райдер, С.Витли, В.П.Коданев и другие. Однако до сих пор недостаточны исследованы вопросы оценки качества спектра выходного сигнала ЦСЧ, необходима разработка методов подавления побочных дискретных составляющих в спектре ЦСЧ.
Значительный интерес представляют использование широкополосных сигналов в системах обработки и передачи информации, анализ и синтез соответствующих устройств демодуляции и декодирования таких сигналов, а также их применение в системах телеуправления и телеметрии подвижных объектов. В этой связи перспективным является применение цифровых систем синхронизации (ЦСС). Весомый вклад в исследование ЦСС внесли работы У.Лшщсея, Д.К.Холмса, Б.И.Шахтаршш, МИ.Жодзишского. Однако до последнего времени недостаточно исследованы некоторые характеристики ЦСС, в частности, спектральная плотность сигнала рассогласования.
Недостаточно разработаны методы вероятностного моделирования функционирования систем при наличии помех, учитывающие особенности работы в реальных условиях.
На этом основании представляется актуальным исследование ЦСЧ и ЦСС для применения в системах обработки информации и управления, с целью создания теоретической базы для создаїшя новых перспективных систем.
Цель диссертации. Целью диссертации является проведение анализа АР с управлением на основе ЦСЧ, разработка методов анализа спектра и подавления побочных составляющих в спектре выходного сигнала ЦСЧ, анализ характеристик ЦСС, построение алгоритмов анализа систем и проверка правильности их функционирования методами машинного моделирования и натурного эксперимента.
Методы исследования. В работе использованы точные аналитические методы решения разностных задач, возникающих при рассмотреіши уравнений, описывающих динамику ЦСС, методы теории случайных процессов, полумарковских процессов и теории восстановления, методы матричного анализа, гармонический анализ, методы теории интервального и точечного оцештаания, машинного моделирования на ЭВМ натурного моделирования. Проводилось сравнение результатов, полученных различными методами, в том числе экспериментальным и методами машинного моделирования.
Задачи, решаемые в диссертации. Для достижения поставленной цели, в диссертации сформулированы и решены следующие задачи.
-
Разработка методов анализа и синтеза систем формирования диаграммы направленности (ДН) АР с частотным сканированием на базе ЦСЧ.
-
Исследование аддитивной и мультипликативной обработки сигналов в АР с частотным сканированием.
3. Оценка максимального уровня и разработка методов компенсации
побочных составляющих в спектре выходного сигнала ЦСЧ.
-
Анализ динамики ЦСС и определение спектральной плотности сигнала рассогласования при различной структуре системы.
-
Моделирование на ЭВМ и экспериментальное исследование ЦСЧ и ЦСС.
Положеїшя. выносимые на защиту, В соответствии с целью и задачами диссертации, на запцггу вьшосятся следующие положения, определяющие научную ноанзну работы.
1. Принципы построения системы пеленгации объекта на фоке
распределенной помехи с помощью АР с управлением на базе ЦСЧ.
2. Методика определения максимального уровня побочных составляющих в
спектре выходного сигнала ЦСЧ.
-
Принцип построения ЦСЧ с целью снижения максимального уровня побочных составляющих в спектре выходного сигнала.
-
Новые данные по статистическим характеристикам ЦСС, в частности результаты анализа распределения вероятностей и спектральной плотности сигнала рассогласования ЦСС.
5. Результаты экспериментального исследования и моделирования ЦСЧ.
Практическая ценность работы. Получены новые данные о характеристиках функционирования АР с использованием ЦСЧ, что позволяет более обосновшшо осуществлять сравнительный анализ таких систем и синтезировать их структуру. Результаты работы являются частью исследований, проводимых в рамках НИР на кафедре "Автономные информационные и управляющие системы" и учебно-научном центре "Специальное приборостроение" Ml ТУ им Н.Э.Баумана, в Институте криптографии, связи и информатики (ИКСИ) Академии ФСБ РФ, а также используются в учебном процессе кафедры "Автономные информационные к управляющие системы" МГТУ им Н.Э.Баумана, кафедры № 724 ИКСИ, кафедры "Кибернетические устройства и системы" Пензенского государственного технического университета.
-7-Апробапия работы. Результаты работы докладывались на 2-х
всероссийских конференциях, научных семинарах кафедры "Автономные
информационные и управляющие системы" МГТУ им Н.Э.Баумана, кафедры
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в работах [1-13].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (95 наименований), приложения и изложена на 144 листах машинописного текста, включая 40 листов иллюстраций.
