Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы в системах вторичной радиолокации предназначенных для управления воздушным движением наметилась определенная тенденция,связанная с увеличением количества обслуживаемых самолетов, находящихся на одном и том ке или близких друг к другу азимутах относительно наземной PJIG. Одним из методов, обеспечивающим обслуживание каждого самолета из группы за минимальное время с достаточно высокими вероятностными и точностными характеристиками,Является моноимпульсный метод приема. Техническим средством реализации моноимпульсного метода является многоканальное приемное устройство (ПУ), которое независимо от своего типа и назначения можно разделить на две основные части: многоканальный радиочастотный тракт и тракт обработки сигналов. В современных радиолокационных ПУ тракт обработки сигналов строится на основе цифровой обработки'в реальном масштабе времени. Этим исключаются инструментальные погрешности в измерении угловых координат, связанные с нестабильностью параметров этого тракта. Поэтому основным источником инструментальных погрешностей, обусловленных ПУ, является по сути его многоканальный радиочастотный тракт, нестабильность и неидентичность амплитудных и фазовых характеристик каналов которого, a тачке их собственные шумы определяют угломерную точность пеленгации моноимпульсной РЛС.(Кроме того, для соблюдения необходимых точностных характеристик измерения угловых координат и сохранения общей работоспособности моноимпульсной РЛС в жестких климатичесвиях условиях предъявляются чрезвычайно высокие требования к стабильности частотных и фазовых характеристик радиочастотных трактбв при воздействии внешних дестабилизирующих факторов: температуры окружающей среды, разброса параметров элементов, их старения и других.
В силу указанных обстоятельств при исследовании и проектировании моноимпульсных РЛС чрезвычайно важными становятся вопросы:
параметрического синтеза и оптимизации амплитудно- и фазочастотних характеристик радиочастотных трактов моноимпульсных РЛС;
минимизации собственных шумов радиочастотных трактов;
минимизации детерминированных и случайных отклонений параметров и характеристик радиочастотного тракта вследствие температурных изменений и разброса параметров его элементов;
минимизации инструментальных погрешностей измерения угловых ко-
2. ординат в моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами отдельных элементов радиочастотного тракта. . В настоящее время на большинстве этапов процесса системного и схемотехнического проектирования радиочастотных трактов моноимпульсных РЛС возможно успешное применение ЭВМ и методов автоматизированного проектирования. Здесь применение этих средств позволяет разработчику производить детальный всесторонний анализ и синтез радиочастотного тракта до его реализации на физическом макете, учесть взаимодействие отдельных функциональных узлов (ФУ), исследовать влияние нестабильности параметров не только кавдого ФУ или устройства, но и каждого отдельного элемента (резистора, конденсатора, транзистора и др.),'входящего в схему тракта, на точностные характеристики РЛС. '
Таким образом, важность требований к основным качественным показателям и характеристикам моноимпульсных РЛС, и в- первую очередь к точности измерения угловых координат, а также насущная необходимость автоматизации исследования и проектирования их радиочастотных трактов, определяет акту-альность диссертационной работы.
Целью диссертационной работы является исследование круга вопросов, связанных с моделированием, оптимизацией и практической реализацией частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик радиочастотных трактов приемных устройстЕ в интересах повышения точностных характеристик моноимпульсных РЛС и сокращения сроков их проектирования.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работа б качестве математического аппарата испольвовались теория радиотехнических црпей и' систем; матвілаткческое моделирование электронных схем и систем; гармоничосккй апалкз; терия вероятностей и мстию-тияеская статистика; матричная алгебра; линейное и нелинейное математическое программирование.
Научная новизна работа. Новые научные результаты, по мнению автора, заключаются в следующем:
J. Впервые обобщен метод А-матриц (матриц передачи) для системного анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров .и характеристик радиочастотных трактов с разветвленной структурой, включающей в общем случае многополюсники с неравным числом входов и выходов, на основе которого разработаны алгоритмы для исследования инструментальных погрешностей измерения угловых
координат моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами радиочастного тракта.
-
Разработаны алгоритмы для схемотехнического анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик отдельна! функциональных узлов и устройств радиочастотных трактов, их чувствительности и устойчивости на основе метода обратной У-матрвда, отличающиеся от известных высокой вычислительной эффективностью.
-
Впервые предложена модифицированная формулировка критерия устойчивости Михайлова, которая не требует априорных-сведений о порядке характеристического полинома исследуемой схемы.
-
Предложены и разработаны способы построения частных и обобщённых критериев оптимальности, позволяющие, в отличие от известных, более гибко и корректно подходить к решению задачи мнгокритериаль-ной параметрической оптимизации, а также новый эффективный метод "логарифмизации переменных" для решения задачи параметрического синтеза и оптимизации электронных схем радиочастотных трактов.
-
Разработан и апробирован метод решения задачи оптимизации электронных схем радиочастотных трактов по критерию температурной стабильности, основанный на методах линейного или выпуклого программирования и обеспечивающий решение задачи в глобальном смысле.
Практическая ценность работы состоит в том, что использование предложенных и разработанных в диссертации методов, алгоритмов и пакета прикладных программ позволяет:
сократить сроки отыскания требуемых проектных решений и снизить трудоемкость исследования и проектирования радиочастотных трактов ПУ моноимпульсных РЛС за счет уменьшения циклов макетирования, изготовления опытных образцов и их испытания;
улучшить качественные показатели и характеристики проектируемых радиочастотных трактов за счет принятия оптимальных проектных решений в процессе автоматизированного проектирования.
Реализация и внедрение результатов работы. На основе разработанного математического аппарата спроектированы двухканальные фа-зостабильные радиочастотные тракты для вторичных моноипульсных РЛС изделий "Комплекс", "Дружба" и ряда других изделий специального назначения, обладающие высокими качественными показателями. Указанные изделия успешно прошли Государственные испытания и внедрены в серийное производство. Использование результатов работы подтверждено соответствующими документами.
4.
Апробация работы, основные научные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Республиканских конференциях, выставках и семинарах в том числе: на Всесоюзной науно-технической коференщш "Радиоприемные устройства СВЧ диапазона"(г.Ленинград, 1972г.); на III областной научно-технической конференции "Оптимизация радиотехнических систем"(г.Ленинград, 1977г.); на Всесоюзных научно-технических конференциях и семинарах "Применение ЭВМ серии МИР в расчетах по радиотехнике и электронике" (г.Киев, 1974 и І976Г.Г.; г.Одесса, 1975г.; г.Томск, 1978г.); на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Автоматизация проектирования электронных схем" (г.Москва, 1975г.); на Республиканской научно-технической конференции посвященной "Дню радио" (г.Таллин, 1977 г.); на Выставке достижений народного хозяйства СССР (г.Москва, свидетельство N14340); на Всесоюзных конфврэнцияхпТворетЕЧвсккэ и прикладные вопросы разработки, внедрения и эксплуатации САПР РЭА" (г.Одесса,1984г.; г.Званигород, 1990г.); на Всесоюзной конференции "Монолитные интегральные прибора СВЧ малой и средней мощности, (г.Москва,1988г.); на Мезвдшародаод соізфервадаи по микроволновоИ технике ВМИЇЕКО-90" (г.Пардубща, ЧССР, 1990г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 24 печатных работы, в том числю 17 статей, 4 тезисов, I учебное пособие и 2 авторских свидетельства на изобретение.
Структура и обье?« работа;, диссертационная работа состоит аз введения, четырех гле"з и згадагаения, списка литературы, включ&щще-го 129 наимоковьей, и приложонка. Основная часть работы изложеле на 149 отршавцах машинописного текста. Работа содержит 34 рисунка, 23 таблицы.
Основное положения выносимые иа зашиту.
-
Обобщенный метод А-матриц (матриц передачи), для системного анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров И характеристик радиочастотных трактов с разветвленной структурой, включающей в общем случае многополюсники с неравным числом входов и выходов, на основе которого разработаны алгоритмы для Исследования инструментальных погрешностей измерешія угловых координат моноимпульсных РЛС, обусловленных нестабильностью параметров и шумами радиочастного тракта.
-
Алгоритмы для схемотехнического анализа частотных, шумовых, температурных и статистических параметров и характеристик отдельных функциональных узлов и устройств радиочастотных тректов, их чувствительности и устойчивости на основе метода обратной У-матр -
б.
цы, отличающиеся от известных высокой вычислительной эффективностью.
-
Модифицированная формулировка критерия устойчивости Михайлова, которая в отличие от известной, не требует априорішх сведений о порядке характеристического полинома-исследуемой схемы.
-
Спосббы построения частных и оооОщенных критериев оптиальности, позволяющие, в отличив от известных, Оолев гибко и корректно подходить к решению задачи мнгокритериальной параметрической оптимизации,, а также новый эффективный метод "логарифмизации переменных" для решения задачи параметрического синтеза и оптимизации электронных схем радиочастотных трактов.
Похожие диссертации на Разработка методов моделирования и оптимизации радиочастотных трактов радиотехнических устройств
