Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в результате научно-технического прогресса и на фоне непрерывно усложняющейся электронно-информационной инфраструктуры индустриально развитых стран все более высокие требования предъявляются к характеристикам радиотехнических систем и устройств, неотъемлемой частью которых являются линейные аналоговые цепи. При этом уровень развития радиоэлектроники, определяющей потенциал и конкурентноспособность государства в этой области, во-многом зависит от эффективности технологической базы, обеспечивающей для прикладных задач разработку оригинальных и экономичных решений.
Повышение эффективности подобных технологий невозможно без создания новых прогрессивных методов синтеза радиоэлектронных устройств (РЭУ), что естественно и обуславливает актуальность данной работы.
Ситуацию, сложившуюся в области синтеза указанного класса РЭУ, можно охарактеризовать следующими наиболее типичными тенденциями.
-
Несмотря на многообразие существующих и проверенных на практике подходов, методы синтеза РЭУ существенно уступают методам анализа в части универсальности, простоты и степени автоматизи-рованности.
-
Определяющим при разработках базовых звеньев низкого порядка является эвристический подход.
-
Синтез цепей высокого порядка, как правило, основан на принципах укрупнения или блокирования базовых объектов, что является выражением экстенсивного подхода.
-
Неудовлетворительное или опосредованное решение проблемы многовариантности реализаций в рамках конретного метода синтеза.
-
Отсутствие унифицированности при синтезе устройств разного целевого назначения (частотно-избирательные цепи и имитаторы входных функций) и устройств различных по элементному базису (пассивные и активные цепи).
Цель работы. Необходимость устранения негативных сторон и сохранения при этом несомненных достоинств рассмотренных тенденций определяет цель и обосновывает постановку задачи проведенного исследования.
Итак, целью диссертационной работы является разработка регулярных методов синтеза линейных аналоговых РЭУ.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следую-
щих задач.
-
Разработать унифицированный подход, позволяющего с единых позиций проводить синтез пассивных и активных цепей различного целевого назначения, исходя из их дробно-рационального представления (Т(р),(р)ит.п.).
-
В классе активных цепей исследовать и реализовать возможность применения в качестве активного элемента - многополюсного операционного усилителя.
-
Формализовать задачу до степени, допускающей возможность ее регулярного решения на базе эффективных и экономичных методов численного расчета.
-
Разработать алгоритмы синтеза и оптимизации сложных электронных цепей высокого порядка.
Методы исследования. В диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные с использованием методов теории линейных электрических цепей, математического аппарата теории линейных операторов и теории функций комплексного переменного, теории матриц и линейной алгебры, комбинаторики и теории вероятности, численных методов и теории программирования.
Научная новизна. Новыми являются следующие результаты.
-
Разработан оригинальный метод линейного оператора, позволяющий на базе численных методов осуществлять синтез линейных аналоговых цепей (пассивных и активных).
-
Для частного случая синтеза ARC-цепей на базе многополюсного ОУ ассоциированного типа разработан аналитический метод реконструкции матрицы [Yo], наиболее эффективный в области невысоких порядков передаточной функции синтезируемой цепи.
-
Доказана теорема, положения которой обосновывают эффективный способ построения регулируемых активных цепей со взаимообратными характеристиками затухания.
-
Разработана методика интенсивной имитации систем связанных импедансов. Доказаны дуальные теоремы реверсекции, обосновывающие данный метод синтеза.
-
Разработан численный метод оптимизации запаса устойчивости активных цепей в пространстве топологических альтернатив. Предложен ряд минимаксных критериев для расширения сферы действия метода на случай сложных многополюсных электронных схем.
Практическая ценность работы.
1. Доказано, что на базе метода линейного оператора возможно
создание автономного и полностью автоматизированного программного комплекса, реализующего концепцию "генератора решений" как в области синтеза линейных аналоговых цепей, так и в предметных областях с аналогичным формализмом описания объектов.
-
В результате применения методики, основанной на реконструкции матрицы [ Yo ], получен ряд оригинальных схемотехнических решений для многофункционального активного фильтра и амплитудного корректора с взаимообратными передаточными функциями.
-
На базе теорем реверсекции разработана инженерная методика реассоциашга подобных подсхем, применение которой позволило синтезировать ряд схем, имитирующих системы индуктивно связанных им-педансов.
-
На основе разработанной методики предложен набор алгоритмов, позволяющий оптимизировать пространство топологических альтернатив по нескольким целевым стратегиям выявления наиболее устойчивого варианта.
-
Предложен способ оптимизации свойств чувствительности активной цепи, основанный на углублении уровня аппроксимации характеристик активного элемента.
Все технические решения, предложенные в диссертации, защищены патентами и авторскими свидетельствами.
Основные теоретические результаты диссертационной работы могут быть внедрены в учебный процесс.
Реализация и внедрение результатов исследования.
-
В рамках НИР "Разработка корректирующего устройства регенератора системы ИКМ-ЗОТ" использовались результаты диссертационной работы по минимизации паразитных чувствительностей в активных цепях корректора.
-
На заводе ПЗША системы Минуглепром при разработке "Аппаратуры связи и предупредительной сигнализацию! в лаве - АС-ЗС.М" внедрены инженерные методики по оптимизации параметров активных цепей и имитации схем замещения систем индуктивно связанных импе-дансов.
Апробация работы. Результаты, полученные в работе на разных этапах ее выполнения, докладывались и обсуждались на:
Республиканской научно-технической конференции "Опыт разработки и внедрения аналоговых и цифровых фильтров и корректоров в системах связи" (г. Севастополь, 1990 г.)
Отраслевой межвузовской НТК по теории электрических цепей (г.Одесса, 1988 г.)
-Студенческих НТК ОЭИС им. А.С. Попова (г.Одесса, 1990, 1991 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, втом числе 8 патентов и авторских свидетельств.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографии из 91 наименования и приложений. Основной текст содержит 136 страниц и иллюстрируется 49 рисунками и 4 таблицами.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Универсальность и унифицированность метода линейного оператора в области синтеза линейных аналоговых цепей, описываемых дробно-рациональной функцией.
-
Синтез активных цепей на базе многополюсного ОУ ассоциированного типа методом реконструкции матрицы [ Yo ] .
-
Метод интенсивной имитации связанных импедансов.
-
Методика оптимизации запаса устойчивости активных цепей в пространстве топологических альтернатив.
Похожие диссертации на Разработка регулярных методов синтеза н оптимизации линейных аналоговых цепей
