Содержание к диссертации
Введение
1 Сравнительный анализ динамических запоминающих устройств различных типов 17
1.1 Анализ существующих методов обеспечения задержки радиосигналов 17
1.2 Особенности построения динамических запоминающих устройств с цифровой памятью 19
1.3 Разработка методики и проведение сравнительного анализа динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптических структур различных типов 20
1.4 Постановка научной задачи 49
2 Разработка и исследование динамического запоминающего устройства на основе бинарной волоконно-оптической структуры 52
2.1 Принцип работы динамического запоминающего устройства на основе бинарной волоконно-оптической структуры 52
2.2 Анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве 53
2.3 Разработка и анализ сигнальной модели устройства 61
2.4 Анализ шумовых свойств устройства 65
2.5. Анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона устройства .84
2.6 Выводы 96
3 Разработка методов управления процессом формирования копий и повышения идентичности в динамических запоминающих устройствах на основе бинарных волоконно-оптических структур 99
3.1 Разработка метода управления процессом формирования копий 99
3.2 Разработка метода повышения идентичности формируемых копий 107
3.3 Выводы 118
4 Экспериментальные исследования основных узлов динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптических структур 120
4.1 Цель и программа экспериментальных исследований 120
4.2 Предварительная оценка погрешностей измерений 123
4.3 Исследование тракта преобразования "радиосигнал - оптическое излучение -радиосигнал" 129
4.4 Исследование СВЧ усилителей 134
4.5 Испытание макета волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов 136
4.6 Определение чувствительности и динамического диапазона 138
4.7 Формулировка требований к элементам динамических запоминающих устройств на основе бинарных волоконно-оптических структур 141
4.8 Выводы 150
Заключение 152
Список используемой литературы 161
Приложения 171
- Особенности построения динамических запоминающих устройств с цифровой памятью
- Анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве
- Разработка метода повышения идентичности формируемых копий
- Предварительная оценка погрешностей измерений
Введение к работе
Современный этап развития радиотехнических систем в связи со стремительным увеличением информационных потоков характеризуется повышенным интересом к использованию сверхширокополосных (СШП) радиосигналов. К сверхширокополосным относятся сигналы, для которых относительная полоса частот rj = (ґверх-ґішж)/(ґвсрч+ґниж) превышает 0,25 (fBcpx и f1IILK - верхняя и нижняя граничные частоты спектра сигнала соответственно).
Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки СШП радиосигналов приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе применению для этих целей волоконно-оптических структур (ВОС). Целесообразность использования таких структур обусловлена свойствами волоконных световодов (ВС), такими как широкая погонная полоса пропускания, высокая помехозащищенность, предельно низкие потери мощности световых сигналов, малые массо-габаритные показатели.
Преимущества использования волоконно-оптической элементной базы наиболее ярко проявляются при построении радиотехнических процессоров (РТП), работа которых основана на способности ВС задерживать световые сигналы с широкой информационной полосой на достаточно большое время. К таким устройствам относятся и динамические запоминающие устройства. (ДЗУ), которые предназначены для формирования копий импульсного радиосигнала.
Если на вход ДЗУ подать радиосигнал амплитудой Uc и длительностью т„ с амплитудной mc(t) и/или угловой Фс0) модуляциями
ГО приКЦи t>t0+xH; [Ucmc(t)cos[Oc(t)J при t0
то на его выходе будет сформирована последовательность из М+1 копий входного сигнала с периодом следования тзад [3, 13, 14, 49-53]:
um(t)=ku.muc(t-m'0> m = 0...M, (В.2)
гдекит - коэффициент передачи m-й-копии сигнала на выход устройства.
Выбор периода следования (времени задержки) копий т3ад>т„ исключает возможность временного перекрытия^отдельных копий.
Динамические запоминающие устройства являются важным функциональным элементом радиотехнических систем. В^ частности, ДЗУ используются в системах радиоприема и обработки сигналов в составе оптимальных фильтров последовательности импульсных сигналов [131]; в системах радиоизмерения — для создания из одиночных импульсных сигналов псевдопериодической последовательности; в радиолокации как средство настройки и тестирования радаров [35], а также для учебно-тренировочных целей; в конфликтной радиолокации -для постановки активных импульсных помех [13, 14]. Управляемые ДЗУ могут
быть рассмотрены как линии задержки с изменяемым временем задержки. Такие устройства могут применяться в системах обработки сигналов в составе корреляторов, трансверсальных фильтров и др.
Эффективность, например, систем радиоэлектронного противодействия зависит от качества формируемых копий радиолокационного сигнала.— активных имитационных помех. Поэтому наиболее важным свойством используемых устройств памяти радиосигналов является максимальное сохранение структуры сигнала.
Традиционные запоминающие устройства, используемые в системах радиоэлектронного противодействия, предназначены в основном для запоминания только несущей частоты подавляемой радиолокационной станции как основного параметра узкополосного радиосигнала. К таким устройствам относятся [105]:
- рециркуляторы радиоимпульсов, обеспечивающие запоминание непо
средственно несущей частоты радиосигнала;
потенциалоскопы, работающие, как правило, на промежуточной частоте;
устройства на основе приборов с зарядовой связью;
генераторы гармонических или шумовых колебаний, настраиваемые по частоте принятого радиолокационного сигнала.
В; настоящее время перспективными являются устройства цифровой памяти радиосигналов. Однако быстродействие цифровых ДЗУ остается одним из ограничивающих их применение факторов. Также необходимо: заметить, что использование цифровой памяти GB4 сигналов в настоящее время возможно только в тракте промежуточной частоты, а процессы преобразования частоты обрабатываемого сигнала при запоминании и восстановлении сигнала вносят дополнительные искажения в спектр сигнала [13, 105].
Динамические запоминающие устройства аналогового типа с сохранением структуры сигнала на основе неоптических средств задержки радиосигналов (коаксиальные, волноводные линии задержки и приборы на поверхностных акустических волнах) также обладают существенными недостатками (большим погонным затуханием, незначительной полосой обрабатываемых частот и зависимостью потерь от частоты обрабатываемого сигнала);, что делает их непригодными для обработки СШП радиосигналов:
Использование ДЗУ на основе BOG позволяет тиражировать импульсный СШП радиосигнал, полностью сохраняя структуру сигнала (огибающую, внут-риимпульсную модуляцию и др.). Это достигается благодаря способности BG задерживать оптические сигналы с очень широкой погонной полосой пропускания, а также благодаря линейным характеристикам преобразования передающих и приемных оптических модулей в широком частотном диапазоне модулирующих радиосигналов. Поэтому, при учете рассмотренных далее допущений, можно считать, что основной характеристикой идентичности формируемых копий в ДЗУ на основе BOG является ослабление мощности копий радиосигнала в процессе их формирования..
Повышение идентичности копий соответствует увеличению количества формируемых копий, которые отвечают заданным требованиям на ослабление их мощности. Чем более высокой идентичностью формирования копий обладает ДЗУ, тем большее число копий возможно сформировать в нем. Увеличение числа формируемых в ДЗУ копий позволяет значительно улучшить характеристики некоторых радиотехнических систем. Например, увеличение числа обрабатываемых копий в оптимальных фильтрах последовательностей импульсов позволяет значительно увеличить выигрыш в отношении сигнал-шум при использовании данных фильтров для выделения импульсных сигналов (по сравнению с оптимальными фильтрами для одиночных импульсов), который определяется выражением [131]:
В-гНИкш)М)2. (В-3)
I-Km \ /
где km - коэффициент, характеризующий ослабление мощности каждой последующей копии относительно предыдущей (коэффициент передачи по петле обратной связи для рециркулятора);
М - количество обрабатываемых копий.
Если в качестве формирователя копий используется рециркулятор, то для обеспечения его устойчивой работы и недопущения самовозбуждения коэффициент передачи в цепи обратной-связи km не превышает 0,95. Бинарная ВОС является нерециркуляционной структурой, поэтому ее самовозбуждение принципиально невозможно.
На рис. В.1 показана зависимость выигрыша в отношении сигнал-шум (В.З) от числа обрабатываемых копий М для km=0,95 (типовое значение для ре-циркуляторов); km=0,998 (использование ДЗУ на основе типовой бинарной ВОС); km=0,9997 (ДЗУ с бинарной ВОС, выполненной на основе метода повышения идентичности копий (см. главу 3)).
Ограничение кривых выигрыша на некотором уровне с ростом числа копий объясняется снижением мощности копий. Например, мощность 60-й копии на выходе рециркулятора с km=0,95 составит всего 4,6% от мощности входного сигнала. Выигрыш в отношении сигнал шум при использовании рециркулятора с km=0,95 не превышает 16 дБ.
Из рис. В.1 видно, что> применение в оптимальных фильтрах последовательности импульсных сигналов ДЗУ на основе бинарной ВОС позволяет достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 30 дБ при количестве обрабатываемых копий около 2000 (что соответствует улучшению данного показателя на 14 дБ или в 25 раз по сравнению с использованием рециркулятора). Использование технического решения ДЗУ с бинарной ВОС, разработанного на основе метода повышения идентичности копий, позволит достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 36 дБ при количестве обрабатываемых копий 4096 (что соответствует улучшению данного показателя на 20 дБ или в 100 раз по сравне-
нию с рециркулятором). Повышение отношения сигнал-шум в системах обработки радиосигналов будет способствовать повышению помехоустойчивости радиосвязи с использованием импульсных сигналов.
В, . ' ___
Рис. В.1 - Зависимость выигрыша В [дБ] в отношении сигнал-шум от количества обрабатываемых копий М для различных значений коэффициента km
Также следует отметить, что повышение идентичности формирования копий позволит, например, снизить погрешность измерений при использовании ДЗУ в системах радиоизмерения и при использовании его в качестве средства тестирования и настройки радиолокационных станций.
Высокая идентичность формируемых копий при использовании ДЗУ в конфликтной радиолокации затрудняет принятие правильного решения в системах распознавания цели.
Проведенные патентные исследования показали, что известные технические решения ДЗУ на основе ВОС (многоотводные волоконно-оптические линии задержки (ВОЛЗ), рециркуляционные структуры [15-37]) характеризуются быстрым затуханием формируемых копий на выходе устройства, следовательно, не обеспечивают высокой идентичности копий.
Ряд технических решений ДЗУ на основе ВОС (группа параллельно соединенных ВС, разветвляющееся соединение ответвителей [15-37]) обладают высокой идентичностью формируемых копий, однако характеризуются чрезмерно высоким расходом ВС, особенно при большом количестве формируемых копий (для ДЗУ на основе группы параллельно соединенных ВС общая длина используемого волокна пропорциональна периоду следования копий и квадрату числа формируемых копий).
Также важным свойством ДЗУ, особенно при использовании в конфликтной радиолокации, является возможность управления процессом тиражирования сигнала (изменение периода следования копий, вида последовательности формируемых копий). Известные технические решения ДЗУ на основе ВОС [15-37] не имеют средств для управления процессом формирования копий.
Проведенные исследования позволяют заключить, что повышение идентичности, формирования копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования радиосигнала является актуальной научной задачей.
В работах [106-109] описаны устройства задержки радиосигналов на основе структуры с двоичным соотношением времен отдельных линий задержки. Волоконно-оптическая структура, в которой длительность задержки каждой последующей ВОЛЗ увеличивается в два раза по сравнению с предыдущей, получила название "бинарной" ВОС [106]. Данная структура обладает высокой идентичностью формирования копий, а также минимальными потерями оптического излучения и минимальным расходом ВС среди ВОС нерециркуляционного типа [13, 106]. Это делает более выгодным ее использование в ДЗУ по сравнению с другими типами ВОС. Однако проведенный анализ научных источников [106-109] показал, что в вопросах, относящихся к ДЗУ импульсных радиосигналов на основе бинарных ВОС, проведенные ранее исследования не дают ответы на вопросы, возникающие при разработке и практическом использовании данных устройств.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС для повышения идентичности формируемых копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом формированием копий.
Объектом^исследования является-ДЗУ на основе бинарной ВОС.
Предметом исследования, является формирование копий сверхширокополосного импульсного СВЧ радиосигнала.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:
анализ существующих методов обеспечения задержки радиосигнала;
разработка методики и проведение сравнительного анализа ДЗУ различных типов;
создание сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ на основе бинарной ВОС, выявление особенностей обработки сигнальных и шумовых компонент и получение количественной оценки параметров устройства;
разработка метода управления процессом формирования копий в бинарной ВОС;
разработка метода повышения идентичности формирования копий в бинарной ВОС;
- проведение экспериментальных исследований основных узлов ДЗУ на
ВОС и определение требований к используемой элементной базе.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы теории радиоприема, численные методы и методы математического моделирования с применением ЭВМ, а также экспериментальные исследования.
Наиболее существенные научные положения, выдвигаемые для защиты:
повышение идентичности формирования копий радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования достижимо применением нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС;
значительное повышение идентичности копий в ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины без применения активных компонентов, достижимо путем применения в бинарной ВОС направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления;
значительное расширение функциональных возможностей ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на изменении возможных путей прохождения оптического излучения, может быть получено за счет установки в ВОС оптических ключей и их коммутации.
К наиболее существенным новым результатам, выдвигаемым для защиты, также относятся:
- впервые полученные аналитические выражения для разработанных
сигнальной и шумовой моделей ДЗУ, позволяющие провести энергетический
расчет и определить чувствительность устройства;
-техническое решение ДЗУ, защищенное патентом 2210121 РФ, отличающееся от известных высокой идентичностью формирования копий, достигаемой за счет использования бинарной ВОС;
техническое решение управляемого ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, отличающееся от известных расширением функциональных возможностей устройства за счет введения оптических ключей при сохранении высокой идентичности формирования копий;
техническое решение ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, обеспечивающее повышение идентичности формируемых копий за счет использования направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработана методика и проведен сравнительный анализ ДЗУ на основе
ВОС различного типа, основанный на введении в рассмотрение таких парамет
ров, как количество формируемых устройством копий, удовлетворяющих задан
ным требования на ослабление оптического излучения в ВОС, и количество ко
пий, удовлетворяющих заданным требованиям на идентичность копий; доказана
целесообразность применения бинарной ВОС в ДЗУ для тиражирования радио
сигнала;
-.впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, что позволило выявить особенности обработки шумовых компонент в устройстве;
разработан метод управления процессом формирования копий в бинарной ВОС, основанный на изменении возможных путей прохождения оптического излучения путем установки в ВОС оптических ключей и их коммутации, что позволило значительно расширить функциональные возможности устройства;
разработан метод повышения идентичности копий для бинарной ВОС, основанный на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины путем применения направленных волоконных ответвителеи с заданными коэффициентами ответвления, что позволило значительно снизить неидентичность копий без применения активных элементов.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработано ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2210121 РФ, обеспечивающее среди ДЗУ нерециркуляционного типа лучшую идентичность копий (при формировании 128 копий с периодом следования 100 не неидентичность копий составляет 1 дБ);
доказано, что при использовании оптических усилителей возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться только входным усилительным модулем;
разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, позволяющее за счет использования направленных волоконных ответвителеи с заданными коэффициентами ответвления повысить идентичность копий без применения активных элементов (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования);
разработано управляемое ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, позволяющее благодаря введению оптических ключей управлять процессом тиражирования радиосигнала, что значительно расширяет функциональные возможности устройства (для бинарной ВОС с N ВОЛЗ число вариантов формируемых копий составит 3N);
проведены экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС на макете волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов, результаты которых позволяют уточнить требования, предъявляемые к основным узлам ДЗУ с бинарной ВОС.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались в госбюджетной НИР 11351/ЮРГУЭС-1.00Ф "Топология и моде-
лирование некоторых задач нелинейного функционального анализа, дифференциальных уравнений и их приложение к проблемам радиоэлектроники и механики" [63] (гос. per. 01.200.203175), в госбюджетной НИР Г-30.1.МР "Разработка и исследование элементов радиотехнических систем и средств сервиса" [58] (гос. per. 01.200.116399), в госбюджетной НИР 16450 "Радиоэлектронные технологии информационной безопасности телекоммуникационных систем в образовательном процессе и научных исследованиях" (гос. per. 01.200.216567), в ОКР "Разработка СВЧ линии задержки" [66] (шифр "Задержка", номер темы 491/2620/16301) по государственному оборонному заказу №42-14.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док-ладывались-и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
VI Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании" (г.Рязань, 2001 г.);
VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г.Таганрог, 2002 г.);
Всероссийской научно-технической конференции "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (г.Пенза, 2003 г.);
Международной научной конференции "Системный подход в науках о природе, человеке и технике" (г.Таганрог, 2004 г.);
IX научно-технической конференции ТРТУ (г.Таганрог, 2004 г.);
ежегодных научно-методических конференциях ТРТУ (г.Таганрог, 2001-2007 гг.);
ежегодных научно-методических конференциях ЮРГУЭС (г.Шахты, 2000-2004 гг.)
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 24 печатных работах [54,58-63,66,77,78,88-91,96-99,112,122-126], из них 6 статей опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК для изложения основных научных результатов: "Радиотехника" (2002 г.), "Известия вузов России. Радиоэлектроника" (2006 г.), "Известия вузов. Сев.-Кав. регион. Технические науки" (две статьи в 2002 г.), "Известия ТРТУ" (две статьи в 2004 г.). К опубликованным работам, отражающим основные научные результаты диссертации, также приравниваются 2 работы, опубликованные в сборниках материалов всероссийских и международных конференций: "Сб. статей Всеросс. научн.-техн. конф. "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (г. Пенза, 2003) и "Материалы международной научн. конф. "Системный подход в науках о природе, человеке и технике" (г. Таганрог, 2004). Работы [77,78,88,96,97] написаны лично, работы [54,59,60,62,89-91,98,112, 122,124,126] в соавторстве только с научным руководителем. По материалам работы получены 3 патента Российской Федерации на изобретения (2210121 РФ [61], 2213421 РФ [99], 2255426 РФ [112]).
Структура диссертационной, работы. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем диссертационной работы составляет 188 страниц, включая 66 иллюстраций и 23 таблицы, список литературы состоит из 138 наименований на 10 листах, в том числе 24 работы автора, отражающие материалы диссертации.
Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, определены цель, предмет и объект исследований, сформулирована научная задача, на решение которой направлена диссертационная работа, приведены научная новизна и практическая значимость результатов работы, а также представлены основные научные положения и наиболее существенные научные результаты, выдвигаемые для защиты.
В первой главе проведен сравнительный анализ ДЗУ различных типов, а также осуществлена постановка научной задачи диссертации.
Основными элементами ДЗУ, обеспечивающими формирование копий радиосигнала, являются линии задержки. Доказано, что из всего множества радиотехнических устройств задержки наиболее перспективными в настоящее время являются волоконно-оптические линии задержки, представляющие собой отрезки ВС заданной длины. Для наиболее распространенного кварцевого волокна задержка радиосигнала, которым модулируется оптическая несущая, приближенно составляет 4,88 мкс/км, погонное затухание стандартного одномодового ВС на длине волны 1550 нм составляет около 0,2 дБ/км. Волоконные световоды как линии задержки оптических сигналов с радиочастотной модуляцией находятся вне конкуренции по сравнению с известными в радиотехнике устройствами задержки по таким важнейшим параметрам, как потери на единицу времени задержки сигнала (0,041 дБ/мкс) и произведение информационной полосы сигнала на время задержки (порядка 10б мкс-МГц).
Для проведения сравнительного анализа ДЗУ на ВОС различных типов разработана методика анализа, основанная на введение в рассмотрение количества формируемых устройством копий Мє, удовлетворяющих заданным требованиям є на ослабление оптического излучения в ВОС, и количества формируемых
устройством копий Ms, удовлетворяющих заданным требованиям 5 на идентичность тиражирования входного сигнала.
На основе разработанной методики проведен сравнительный анализ следующих типов ДЗУ: на основе группы параллельно соединенных ВС с дискретно увеличивающимися длинами; на основе многоотводных ВОЛЗ; на основе ВОС, состоящей из разветвляющегося соединения направленных волоконных ответви-телей; рециркуляционные запоминающие устройства с одним и двумя направленными ответвителями. Также рассмотрены рециркуляционные ДЗУ с управляемой радиочастотной и оптической обратными связями.
Проведенный анализ показал, что ДЗУ с бинарной ВОС будет обладать вы-
сокой идентичностью копий и минимальными среди нерециркуляционных ДЗУ потерями оптического излучения в ВОС. Сочетание в бинарной ВОС преимуществ ВОС различных типов без присущих им недостатков делает более выгодным использование в ДЗУ именно бинарной ВОС.
Во второй главе проводится исследование ДЗУ на основе типовой бинарной ВОС: рассматривается принцип формирования копий, проводится анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве, осуществляется разработка и анализ сигнальной и шумовых моделей устройства, а также проводится анализ обеспечения требуемой^ полосы пропускания и динамического диапазона устройства.
Выявлены и проанализированы источники потерь мощности радиосигнала в ДЗУ на бинарной ВОС: СВЧ разъемы, несогласование входных и выходных импедансов модулей, преобразование радиосигнала в оптическое излучение и обратно; а также источники потерь мощности оптического сигнала в бинарной ВОС: ввод и вывод оптического излучения в ВС и из него, ослабление сигнала за счет деления сигнала в НВО и потери'на рассеивание оптического излучения в НВО, соединения ВС и НВО, затухание при распространение оптического излучения в ВОЛЗ.
Количественная оценка потерь показала, что преобладающим видом потерь в бинарной ВОС является ослабление сигнала за счет деления в НВО. При периоде следования копий тзад = 100 нс и числе каскадов* N> 10 существенную роль также играют потери, вызванные затуханием оптического излучения в ВС.
Составлена сигнальная модель ДЗУ на основе бинарной ВОС и получены соотношения, позволяющие провести энергетический расчет устройства. Проведенный анализ подтвердил, что преимуществом ДЗУ на бинарной ВОС является высокая идентичность копий. В случае формирования 128-ти копий с периодом следования тзад = 100 не отличие в мощностях нулевой и последней копий радиосигнала составляет около 1 дБ.
Для определения чувствительности ДЗУ составлена шумовая модель устройства, в которой входной и выходной СВЧ усилители характеризуются источниками тепловых шумов; на нагрузке фотодетектора действуют источники амплитудного шума лазера, дробового шума оптического излучения и шума темно-вого тока фотодетектора. Из рассмотрения исключены фликкер-шум, рекомби-национный шум и шум в полупроводнике, так как в анализируемом диапазоне частот данными видами шумов можно пренебречь. При использовании оптических усилителей учитываются также вносимые ими шумы.
Выявлены и проанализированы эффекты накопления шумов в ДЗУ с бинарной ВОС.
Получены выражения для определения спектральных плотностей мощности выявленных источников шума, для расчета коэффициента шума устройства и отношения сигнал-шум на выходе ДЗУ.
Количественная оценка спектральных плотностей мощности различных источников шума показала, что основной вклад в общие шумы ДЗУ вносят амплитудные и дробовые шумы оптического излучения.
Предложены методы снижения коэффициента шума устройства. Доказано, что в ДЗУ с бинарной ВОС возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться коэффициентом шума входного СВЧ усилителя
Проведен анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона ДЗУ на основе бинарной B0G, а также количественная оценка динамического диапазона устройства; максимального времени задержки, при котором возможно не учитывать дисперсионные эффекты в волокне; предельной мощности оптического излучения, при которой возможно не учитывать нелинейные оптические эффекты в волокне. Проведенные расчеты показали, динамический диапазон устройства при формировании 128 копий и устранении эффектов накопления шумов оценивается в 39 дБ при отношении сигнал-шум на выходе ДЗУ не хуже 6 дБ. Доказано, что при использовании в ДЗУ одномодового волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF и лазеров со спектральной полосой излучения ЛА,«0,1 нм возможно не учитывать хроматическую и поляризационную модовую дисперсии при формировании копий входного радиосигнала с верхней частотой 3 ГГц при общем времени задержки копий до 420 мкс. Применение лазеров, со значением мощности выходного оптического излучения порядка 10 мВт позволяет не учитывать нелинейные оптические эффекты в волокне.
Вї третьей главе обоснованы» разработанные методы управления процессом формирования копий и повышения» идентичности в ДЗУ на основе бинарных ВОС.
Разработан метод управления^ процессом формирования копий, основанный на изменении возможных путей прохождения* оптического излучения в ВОС путем установки оптических ключей и их коммутации. При использовании предлагаемого метода управления возможен предварительный выбор одного из возможных вариантов формируемой последовательности копий.
Получены выражения, позволяющие определять вид последовательности копий на выходе устройства для любого сочетания состояний оптических ключей. Доказано, что общее число возможных вариантов различных последовательностей копий для ДЗУ с N BOJI3 составит 3N.
Управление процессом формирования копий в ДЗУ с бинарной ВОС значительно расширит возможности устройства при его использовании, например, в системах конфликтной радиолокации, либо при использовании ДЗУ в качестве управляемой линии задержки радиосигналов с изменяемым временем задержки.
Разработан метод повышения идентичности копий, основанный на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины путем применения направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления. При этом оптическое излучение будет перераспределено в ВОС таким образом, чтобы в ВОЛЗ с большими потерями ответвлялась большая часть опти-
ческого излучения, что позволит без применения активных элементов повысить идентичность формирования копий.
Получены выражения, позволяющие проводить машинное моделирование процесса тиражирования входного сигнала в ДЗУ с бинарной ВОС с целью определения основных характеристик формируемой последовательности копий.
Доказано, что построение бинарной ВОС на основе разработанного метода позволит либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования).
Разработанные методы повышения идентичности и управления процессом формирования копий в ДЗУ на основе бинарных ВОС не исключают друг друга и могут быть оба применены в одном устройстве.
В четвертой главе проанализированы результаты экспериментальных исследований основных узлов ДЗУ на основе ВОС, а также сформулированы требования к элементам ДЗУ на основе бинарной ВОС.
Целью проведения экспериментальных исследований являлось снятие экспериментальных характеристик основных элементов ДЗУ на основе ВОС, а также уточнение требований, предъявляемой к используемой элементной базе. Исследования проводились на макете волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов.
В ходе экспериментальных исследований определены основные характеристики макета. Кроме того, установлено, что при некачественной обработке торцов оптических коннекторов (либо при ухудшении их качества в процессе эксплуатации) уровень обратного отражения ОИ оказывается достаточно велик, что может приводить к нарушению режима работы лазера и появлению различного рода помех. Для устранения этого явления оказалось необходимым применение дополнительного оптического изолятора, устанавливаемого на выходе передающего оптического модуля. Учет данного обстоятельства является особенно важным при изготовлении ДЗУ с бинарной ВОС, так как такая структура имеет большое количество соединений волоконных световодов (разъемных или неразъемных), от которых происходит отражение оптического излучения.
Полученные результаты позволили сформулировать уточнённые требования, предъявляемые к элементам проектируемых ДЗУ на основе бинарных ВОС.
В заключении приводятся основные результаты работы, полученные в процессе проведения исследований.
Особенности построения динамических запоминающих устройств с цифровой памятью
Следует отметить, что в настоящее время большое распространение получили ДЗУ с цифровой памятью СВЧ радиосигналов [105]. Устройства данного типа обладают .весьма сложной структурой. Входной СВЧ сигнал поступает на N-фазный преобразователь, где с помощью N-сигналов гетеродина (сигналы на фиксированной частоте с различными фазами) преобразуется в сигналы промежуточной частоты с разными фазами. Аналоговые сигналы промежуточной частоты затем преобразуются в цифровую форму с помощью N-фазного АЦП и квантуются в цифровом квантователе. Разрядность при этом зависит от числа воспроизводимых параметров входного сигнала. Например, если требуется воспроизвести только несущую частоту входного сигнала без его амплитуды, то достаточны две фазы преобразованного сигнала и только один бит для представления полярности каждого из двух преобразованных сигналов. В результате квантования по времени образуются выборки с периодом синхронизации, которые запоминаются в цифровом запоминающем устройстве: Процесс восстановления входного сигнала включает многоканальное цифроаналоговое преобразование запомненных выборок с последующим преобразованием в N-фазном устройстве для восстановления частоты и фазы.отдельных сигналов, которые после суммирования образуют восстановленный СВЧ сигнал. Для сохранения информации не только о частоте (фазе), ной амплитуде входного сигнала, необходим дополнительный канал, который включает в себя амплитудный детектор, АЦП, цифровое запоминающее устройство, ЦАП и амплитудный модулятор для восстановления амплитудной информации в запоминаемом СВЧ сигнале.
Например, цифровые устройства памяти фирмы Antekna, используемые в контейнерной станции помех самолета Tornado [ПО], при фазовом квантовании обеспечивают мгновенную полосу частот 70 МГц и длительность запоминания 200 мс (произведение максимальной полосы частот на максимальное время задержки составляет 14x10 ). Однако вследствие ограниченного быстродействия данное устройство имеет минимальную длительность запоминаемого импульсного сигнала 150 не, т. е. оно не может использоваться с короткоимпульсными радиолокационными сигналами. Фирмы Antekna также выпускает цифровые устройства памяти [ПО], которые обладают мгновенной полосой частот 400 МГц в диапазоне 7,5...18 ГГц и максимальной задержкой 2 мс (произведение максимальной полосы частот на максимальное время задержки составляет 0,8x106). Однако минимальная длительность импульса запоминаемого сигнала составляет 100 не, разрешение по задержке — 40 не.
Системы цифровой памяти СВЧ радиосигналов позволяют разрабатывать аппаратуру с различными мгновенными полосами частот и структурой, с однобитовым или многобитовым квантованием по фазе и амплитуде. Однако быстродействие цифровых ДЗУ по-прежнему остается одним из ограничивающих их применение факторов. Также необходимо заметить, что использование цифровой памяти СВЧ сигналов в настоящее время возможно только в тракте промежуточной частоты, а процессы преобразования частоты обрабатываемого сигнала при запоминании и восстановлении сигнала вносят дополнительные искажения в спектр сигнала [13, 105].
Наличие названных ограничений определяют перспективность аналоговых устройств запоминания сигналов, которые имеют в некоторых приложениях преимущества по быстродействию, полосе обрабатываемых частот, стоимости и потребляемой мощности. Также преимуществом аналоговых ДЗУ является возможность использования непосредственно в высокочастотном тракте без процесса преобразования частоты, что позволяет добиться меньших искажений сигнала.
Для формирования копий входного сигнала в аналоговых ДЗУ на основе волоконно-оптической элементной базы могут использоваться ВОС в виде группы параллельно соединенных ВС различных длин, многоотводные ВОЛЗ, разветвляющееся соединение направленных волоконных ответвителей, рециркуляционные структуры и др.
К числу основных характеристик ДЗУ на основе BOG можно отнести количество формируемых копий М+1 и период их следования тзаа, общее время задержки Мтзад, неидентичность копий, коэффициент передачи по мощности, коэффициент шума, отношение сигнал-шум, а также общую длину используемого ВС [3, 8, 9, 54].
Для проведения дальнейших исследований примем: - передающий оптический модуль, фотоприемный модуль и элементы входного и выходного радиотракта имеют линейные амплитудные характеристи ки во всем диапазоне входных сигналов; - верхняя граничная частота модуляции передающего оптического модуля, а также верхняя рабочая частота фотоприемного модуля и элементов входного и выходного радиотрактов превышает максимальную частоту входного радиосигнала; - общее время задержки, тип используемого ВС, тип лазера передающего оптического модуля выбраны таким образом, что при заданной максимальной частоте входного радиосигнала дисперсионными искажениями оптического сигнала в ВС можно пренебречь; - мощность оптического излучения в ВОС такова, что нелинейными оптическими эффектами в ВС можно пренебречь.
При соблюдении данных допущений сохранение формы и фазовой структуры импульса радиосигнала обеспечивается применением волоконно-оптического тракта, для формирования копий. Условия, при которых эти допущения выполняются, будут определены в п.2.5. Рассмотрим основные характеристики ДЗУ.
Количество формируемых копий ММ определяется структурой устройства и требованиями: к уровню сигнала на выходе ДЗУ (минимально- допустимая: мощность отношение сигнал-шум, коэффициент шума).
Следует отметить, что часто в литературных источниках вместо термина "мощность" оптического излучения используется термин "интенсивность" оптического излучения. Данные величины связаны соотношением J[MBT]-I[MBT/MKM ]xSe[MKM ], где J - мощность оптического излучения, I - интенсивность оптического излучения, Se - эффективная площадь.сечения волокна. Для современного одномодового волокна Se 50 мкм2.
Многие из перечисленных выше характеристик ДЗУ взаимосвязаны. Так, коэффициент передачи m-й копии зависит от коэффициента передачи нулевой копии и неидентичности первых m копий. Отношение сигнал-шум и коэффициент шума зависят как от собственных шумов каскадов, так и от уровня1 потерь в устройстве, определяющего коэффициент передачи. Таким образом, достаточно полную характеристику недостатков и преимуществ ДЗУ различных типов можно получить с использованием параметров, определяемых только процессом формирования копий (типом применяемой ВОС). В разработанной методике сравнительного анализа ДЗУ на ВОС различных типов к числу таких параметров отнесены [54]: - количество формируемых устройством копий Мс, удовлетворяющих заданным требованиям є на ослабление оптического излучения в ВОС; - количество формируемых устройством копий Ms, удовлетворяющих заданным требованиям 5 на идентичность тиражирования входного сигнала.
Анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве
Все потери, вносимые элементами ДЗУ, можно разделить на потери мощности радиосигнала и потери мощности оптического сигнала. Анализ типовой структуры проектируемого ДЗУ (рис. 2.1) позволяет выделить следующие источники потерь мощности радиосигнала [59-63]: - входной СВЧ разъем; - рассогласование импедансов источника сигнала и входного СВЧ усилителя, а также входного СВЧ усилителя и ПОМ; - преобразование радиосигнала в оптическое излучение в передающем оптическом модуле ПОМ; - фотодетектирование оптического излучения и выделение радиосигнала в фотоприемном модуле ФПМ; - рассогласование импедансов фотодетектора и выходного СВЧ усилителя, а также выходного СВЧ усилителя и нагрузки ДЗУ; - выходной СВЧ разъем; а также следующие источники потерь мощности оптического сигнала [59-63]: - ввод оптического излучения в волоконный световод; - ослабление сигнала за счет деления сигнала в НВО и потери на рассеивание оптического излучения в НВО; - потери сигнала, возникающие за счет соединения ВС и НВО; - затухание при распространение оптического излучения в ВОЛЗ; - вывод оптического излучения из волоконного световода. Общие потери радиосигнала в ДЗУ при формировании m-й копии [59-63] ат[дБ] = арс[дБ] + апрсоб[дБ] + 2а воет [ДБ] определяются потерями мощности радиосигнала арс в радиотракте, потерями в цикле преобразования "радиосигнал - оптическое излучение - радиосигнал" а„реоб и потерями мощности оптического излучения в В ОС авос.т. Множитель 2 при авос.т в формуле учитывает тот факт, что электрическая мощность радиосигнала на выходе фотоприемного модуля пропорциональна квадрату мощности оптического излучения.
Для ввода/вывода радиосигнала устройство должно содержать СВЧ разъемы, вносимые потери которых оцениваются параметрами авход и авыход соответственно [59-63].
Соединение выхода входного СВЧ усилителя со входом передающего оптического модуля ПОМ и СВЧ выхода фотоприемного модуля ФПМ с входом выходного СВЧ усилителя осуществляется с помощью соединителей с потерями ау.вх.пом и 0СфПМ.у.вых соответственно.
Суммарные потери, вносимые СВЧ разъемами, определяются выражением [59-63]: аразъсмы [дБ] = авход [дБ] + 2-ау.вх.пом [дБ] + 2-афпм.у.вых [дБ] + аВЬ1Х0Д [дБ]. (2.1) Последовательное соединение функциональных узлов для минимизации энергетических потерь требует выполнения условия согласования, при котором мощность источника сигнала полностью поглощается нагрузкой. Согласование обеспечивается равенством входных и выходных импедансов используемых СВЧ модулей.
Потери во входном радиотракте обусловлены тем, что часть падающей мощности источника входного радиосигнала отражается ввиду того, что коэффициент отражения входного усилителя по входу Т2Ф 0. При достижении выходного порта источника сигнала отраженная волна мощностью вновь переотражается. Мощность повторно отраженной волны зависит от коэффициента отражения источника сигнала Г і и суммируется (синфазно либо в противофазе) с мощностью падающей волной, формируемой источником сигнала [49, 50].
Параметром, характеризующим преобразование радиосигнала в излучение оптического диапазона, является крутизна преобразования (дифференциальная квантовая эффективность источника излучения) Smn, определяемая в соответствии с ваттамперной характеристикой излучателя и измеряемая в Вт/А [67, 76, 59-63].
Коэффициент преобразования мощности оптического излучения, падающей на фоточувствительную площадку фотодиода J,j,nM, в фототок 1фд (электрический сигнал) характеризуется токовой чувствительностью 8фД фотодиода, которая измеряется в А/Вт и обычно указывается в паспортных данных [67, 76, 59-63].
Потери на преобразование радиосигнала в оптическое излучение в передающем оптическом модуле с входном сопротивлением RBX.n0M и на преобразование оптического излучения в радиосигнал в фотоприемном модуле с сопротивлением нагрузки фотодиода Кн.фа могут быть рассчитаны по формуле [59-63].
Например, для передающего оптического модуля 1754W-34-WW-FC фирмы Ortel, предназначенного для модуляции аналоговыми радиосигналами в диапазоне частот 50...2700 МГц, крутизна преобразования составляет 0,14 Вт/А [132]. Типовыми значениями токовой чувствительности pin-фотодиодов ЄфД являются 0,5...1,5 А/Вт. Например, фотодиод 2651E-023-060-Y фирмы Ortel, имеющий частотный диапазон не хуже 3 ГГц по уровню -ЗдБ, обладает на длине волны оптического излучения 1550 нм токовой чувствительностью 0,95 А/Вт [133].
Для многих передающих оптических модулей в справочных данных указывается мощность оптического излучения, уже введенного в волоконный световод. Таким образом, потери на ввод излучения учтены в крутизне преобразования SHrm.
Стыковка одномодового волоконного световода с передающим оптическим модулем осуществляется с помощью разъемного оптического коннектора типа FC. При этом потери, вносимые соединителем а,юм_вс, не превышают 0,07...0,15 дБ [66, 86].
Разработка метода повышения идентичности формируемых копий
Одним из преимуществ ДЗУ с бинарной ВОС над ДЗУ других типов является высокая идентичность копий. В случае формирования последовательности из 128-и копий с периодом задержки тзад=100 не разница в мощностях первой и последней копий составляет всего 1 дБ. Но следует отметить, что с увеличением числа формируемых копий это различие возрастает. Так, при 1024-и копиях при том же времени задержки Тз ЮОнс неидентичность формируемых копий составит уже 8,4 дБ, а при 4096-х - 33,6 дБ.
Разработанный метод повышения идентичности копий основан на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления. При этом оптическое излучение будет перераспределено в ВОС таким образом, чтобы в ВОЛЗ с большими потерями ответвлялась большая часть оптического излучения, что позволит без применения активных элементов повысить идентичность формирования копий.
Построение бинарной ВОС на основе предлагаемого метода позволит либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов НВО с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов НЕЮ с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования).
Данный метод также может быть применен и к ДЗУ с другими типами ВОС, например, с ВОС на основе разветвляющегося соединения НВО.
Для применения данного метода к бинарной ВОС необходимо несколько видоизменить структуру ВОС: отказаться от использования ответвителей Х-типа и заменить их сдвоенными ответвителями Y-типа.
Таким образом, в НВО Х-типа для увеличения доли оптического излучения, ответвляемого с 1 -го входного порта на 4-й выходной порт, к которому подключена ВОЛЗ, необходимо было бы увеличить коэффициент к. Однако это привело бы к соответственному уменьшению коэффициента передачи оптического излучения с 2-го входного порта на тот же 4-й выходной порт (1-к), что противоречит ранее выдвинутому требованию о компенсации потерь в ВОЛЗ.
Следует отметить, что в реальных ответвителях всегда присутствуют потери световой энергии, которые выражаются в том, что суммарная мощность излучения на выходных портах НВО не совпадает с мощностью входного излучения. Указанные потери обычно учитываются параметром уНво и составляют порядка 0,1 дБ.
Как отмечалось ранее, в настоящее время разработано несколько типов НВО и способов их изготовления на основе волоконной, микропланарной и пла-нарной технологий. Все методы изготовления НВО на основе волоконных световодов обеспечивают малые оптические потери порядка 0,1 дБ и заданные коэффициенты передачи.
Следует отметить, что замена каждого НВО Х-типа на два НВО Y-типа приведет к некоторому увеличению потерь в бинарной ВОС за счет дополнительного соединения выходного порта суммирующего НВО и входного порта разделительного НВО, а также дополнительных потерь на прохождение двух НВО вместо одного. Данное увеличение потерь незначительно, составляет около 0,1...0,2 дБ на каждый каскад и не сказывается на идентичности формируемых копий.
Для точного выполнения условий (3.5) и (3.6) необходимо изготавливать НВО с очень высокой степенью точности (см. табл. 3.2), что может оказаться недостижимым на практике. Однако значительного повышения идентичности формируемых копий можно достичь и при не столь жестких ограничениях. Как показывают расчеты, при выполнении коэффициентов отклонения НВО с точностью 0,01 для бинарной ВОС с 12-ю ВОЛЗ (формирование 4096 копий) неидентичность формируемых копий составит всего 1 дБ (при выполнении коэффициентов ответвления равными 0,5 неидентичность копий будет равна 33,6 дБ).
Необходимо учитывать, что при изменении коэффициентов ответвления НВО определение неидентичности сформированной последовательности копий по ранее приведенным формулам (2.16), (2.17) невозможно.
Предварительная оценка погрешностей измерений
При проведении экспериментальных исследований необходимо учесть влияние различного вида погрешностей измерения: систематических (инструментальных, методических), случайной, грубых промахов. Причем систематические погрешности необходимо оценить до начала проведения непосредственных измерений, и, по возможности, применить методы снижения систематических погрешностей [117, 118].
Основные измерения (коэффициенты передачи узлов, амплитудные и амплитудно-частотные характеристики) осуществлялись с помощью генератора сигналов Г4-78 и анализатора спектра С4-49.
Генератор Г4-78 в рабочем диапазоне частот 1,16...1,78 ГГц характеризуется погрешностью установки опорного уровня мощности (—40 дБВт) не более ±0,8 дБ и погрешностью установки ослабления аттенюатора не более ±1,1 дБ (при ослаблении до 140 дБ). Нестабильность опорного уровня выходной мощности при неизменных внешних условиях за любой произвольно выбранный 15-минутный интервал времени не превышает ±0,1 дБ [119]. Анализатор спектра С4-49, используемый в данных экспериментальных исследованиях для измерений уровня мощности на выходе макета (или его блоков), в рабочем диапазоне частот 10...2000 МГц характеризуется погрешностью вертикального масштаба индикатора при логарифмическом масштабе не более ±5 дБ в пределах от 0 до 40 дБ и погрешностью отсчетного индикатора не более ±1 дБ [120].
Для уменьшения систематической инструментальной погрешности измерений используется метод введения поправок. Данный метод заключается в добавлении к значению измеренной величины одноименной величины поправки, которая уменьшает (или устраняет) систематическую погрешность [117]. Поправки определяются экспериментально (калибровочные характеристики) и задаются в виде таблиц и формул. 1) генератор Г4-78 подключается непосредственно к входу анализатора спектра С4-49, устанавливается полоса пропускания анализатора спектра С4-49 300 кГц, постоянная времени детектора — 100 мкс, время развертки — 300 мс и обзор частот — 80 МГц; 2) с помощью органов управления генератора Г4-78 на его выходе устанавливается уровень мощности сигнала Р0= -55 дБВт и частота f=1500 МГц; 3) на анализаторе спектра С4-49 устанавливается такой режим измерений, что уровню мощности -55 дБВт соответствует -25 дБ шкалы индикатора С4-49 (центр шкалы), при этом 0 дБ должно соответствовать уровню мощности -30 дБВт; 4) по шкале анализатора спектра С4-49 осуществляется измерение ослабления АР0[дБ] мощности Р 0 сигнала, поступающего на его вход, относительно уровня -30 дБВт; 5) рассчитывается значение поправки (для данной частоты f и ослабления АР0[дБ]): С2[дБ]= Р 0[дБ]- Р0[дБ] = -30 дБ + АР0[дБ] - Р0[дБ]; 6) измерения и расчеты повторяются для различных уровней мощности сигнала, установленных на выходе Г4-78; причем значения мощностей сигнала на выходе Г4-78 устанавливаются таким образом, чтобы показания считывались по всей вертикали индикатора анализатора спектра С4-49 (ослабление ДРо[дБ] изменяется от 0 дБ до -50 дБ с шагом -5 дБ); 7) пп.2-6 повторяются для частот сигнала 1200 МГц и 1700 МГц; 8) пп.2-7 повторяются для случая, когда —25 дБ шкалы индикатора анализатора спектра С4-49 (центр шкалы) соответствует уровню мощности Р0= -80 дБВт, при этом 0 дБ должно соответствовать уровню мощности -55 дБВт.
Для упрощения дальнейших расчетов экспериментально определенные значения поправок С2 аппроксимированы с помощью полинома четвертой степени (рис. 4.3), при этом ошибка аппроксимации относительно рассчитанных среднеарифметических значений не превышает 0,2 дБ, а результирующая оценка среднеквадратического отклонения ст 2 не превышает л/0,402 +0,202 « 0,45 дБ.
Погрешность установки частоты на выходе генератора и погрешность измерения частоты с помощью анализатора спектра не оценивались, так как при проведении экспериментальных исследований стояли задачи определения только неравномерности АЧХ в некотором диапазоне частот и определения амплитудных характеристик в одной точке рабочего диапазона частот макета. Следует отметить, что при проведении оценки результатов экспериментальных исследований также не учитывались методические погрешности измерений, обусловленные несовершенством методов измерений и формул, по которым производятся вычисления, так как для примененных методов измерений данный вид погрешности значительно ниже инструментальной и случайной погрешностей [117].
