Введение к работе
Актуальность темы. В радиотехнических системах при формировании радиосигналов остро стоит проблема борьбы с амплитудными искажениями высокочастотного сигнала, причинами возникновения которых шгут быть нестабильности питающих напряжений, интерференция, различные нелинейные эффекты, такие как фазо-амплитудная конверсия, явления блокирования, интермодуляпии и другие .
В зависимости от.причин возникновения спектр амплитудных искажения может быть разнообразним по форме, занимать различную полосу вокруг частоти несущего колебания и располагаться как вне, тая и внутри полоса частот полезного информационного сигнала. Наличие амплитудятос искажений приводит я уменьшению мощности полезного сигнала, ухудшению селективных свойств гг>дио-сгстем, н увеличению уровней внеполосного н побочного радиоизлучений, к появлению фазових искажений полезного сигнала. Это снижает яЪмехоустоЯчпвость радіосистем, ухудшает электромагнитную обстановку и, следовательно, усложняет задачу обеспечения электромагнитной совместимости .
Пвеотни метода ослабления амплитудных искажений с использованием ограничителей амплитуда, систем фильтрации, фазовой синхронизации, АР7\ Однако эти метода не всегда могут дать положительный эффект. Например, применение ограничителей приводит, во-первых,* к гоявлению на его выхода значительных нелинейных искажений, что обуславливает необходимость последущей фильтрации, во-вторых, сопровождается .явлением шлглитудно-фазоЕоа конверсия. Фильтрация амплитудных ненаявний в области частот несущего колебания связана" с болыгои техническими трудностями, особенно, при перестройке.частоты несущего колебания. Использование узкопо-лоеннх фильтров, реализованных на основе электронно-перестраиваемых реактивных элементов, сопровождается преобразованием AM в Ш . Системы, фазовой синхронизации используются для ослабления амплитудных искажений в радиосистемах с угловой модуляцией. Однако применение фазовой санхроштзацшг, как и амплитудного ограничения становится принципиально невозможным, осля в радиосистеме имеет место полезная ашлитудаая модуляция. 3 системах АР7 не предусматривается избирательного ослабления паразитных спектраль-
2 ных составляющих, что делает их использование неэффективным в ради осистемах с амплитудной модуляцией.
К одному из наиболее эффективных методов борьбы с амплитудными искажениями относится метод, основанный на принципе автокомпенсации.В основе метода лежит выделение закона паразитного отклонения амплитуды ВЧ сигнала, происходящего с той или иной скоростью, формирование из него компенсационного сигнала и воздействие последним на параметры входного ВЧ сигнала таким образом, чтобы паразитные отклонения были ослаблены.
Важной особенностью устройств, реализованных по этому методу, является способность различать как полосы частот,-так и отдельные спектральные составляющие полезного и мешающего сигналов. С той точки зрения в трактах управления автокомпенсационных устройств необходимо использовать различные фильтры.
Наиболее общей моделью устройств автокомпенсации является система с комбинированным управлением амплитудой, так как сочетает в себе свойства систем с замкнутым и разомкнутым управлением. Работы, выполненные по изучению комбинированной системы для ослабления амплитудных искажений, посвящены в основном изучению их характеристик, когда на входе системи действует радиосигнал с малым уровнем искажений. Остаются открытыми вопросы анализа избирательных свойств систем с произвольным типом и порядком фильтров в управляющих трактах, вопросы их исследования с различным уровнем возмущающих воздействий и произвольными характеристиками функциональных звеньев. Не разработаны алгоритмы функционирования управляющих трактов, адекватно отражающие изменения уровня входного сигнала. Не рассматриваются принципы построения и реализации систем автокомпенсации при формировании AM и Ш сигналов.
В связи с изложенным, разработка устройств автокомпенсации амплитудных искажений, обеспечивающих повышение качественных показателей устройств формирования радиосигналов, построенных на их основе, является актуальной задачей. Проведение таких исследований было включено в Координационный план НИР и ОКР Министерства промышленности средств связи СССР, а также в Комплексную программу разработки и производства радиоэлектронной аппаратуры на 1986--2000 года " Орбита Б-2000 ".
Целью диссертационной работы является разработка устройств автокомпенсации амплитудных искажений, алгоритмов и устройств формирования их управляющего сигнала, а также изучение свойств и анализ эффективности устройств <|ормиро-
вания AM и Ш сигналов, построенных на основе устройств автокомпенсации.
Для достижения поставленной цели были решены следувдие основные задачи :
I.Исследование характеристик обобщенной системы автокомпенсации при детерминированных и случайных амплитудных искажениях произвольного уровня.
-
Анализ избирательных свойств устройств автокомпенсации при произвольных порядках и типах фильтров в управляющих трактах.
-
Исследование компенсационных свойств при широкополосных управлящих трактах и нелинейных характеристшсах звеньев устройств автокомпенсации,
-
Разработка алгоритмов синтеза устройств формирования уп-равлявдего сигнала. .
-
Численный анализ временных и спектральных характеристик при произвольных возмущающих воздействиях и характеристиках функциональных звеньев.
-
Экспериментальное исследование устройств азтокомпеисашгл
п сравнение результатов теоретичесішх и экспериментальных расчетоз.
7. Практическая реализация устройств автокомпенсашга ампли
тудных искажений в трактах формирования AM и Ф'Л сигналов.
Методы исследования. При выполнении работы использованы мйтоды комплексных амплитуд, математического анализа, статистической радиотехники, цифрового моделирования, теории автоматического управления и регулирования.
Научная новизна. Новыми являются следующие результаты диссертационной работы :
-
Выражения, связываицие параметры искажений входного и выходного сигналов устройств автокошенсации, которые справедливы при произвольных характеристиках их функциональных звеньев и произвольных законах амплитуд и фаз воздействующих сигналов.
-
Соотношения для анализа избирательных свойств устройств автояомленсации с произвольным типом и порядком фильтров в управляющих трактах. .
-
Уравнения для исследования устойчивости таких устройств, переходных и статических характеристик.
-
Алгоритмы синтеза устройств формирования управляющего сигнала.
5. Новые структура устройств формирования AM и ФМ сигналов с использованием принципа автокомпенсации паразитной амплитудной и фазовой модуляции.
Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в том, что разработаны практические схеми устройств компенсации паразитной и фазовой модуляции. Разработаны схемы устройств формирования AM и ФМ сигналов с малым уровнем амплитудных и нелинейных искажений выходного сигнала, приведена методика выбора основных параметров блоков.
Предложенк программа моделирования разработанных устройств, использование которых в инженерной практике позволяет численно определять величину ослабления амплитудных искажений при произвольных входных сигналах.
Получены соотношения для инженерно-технического расчета параметров выходных сигналов предложенных устройств.
Оригинальные технические решения устройств компенсации паразитной AM и ФМ, формирования Ml и Ш сигналов, защищенные четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения.
Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы внедрены в КБ Муромского радиозавода при проведении, ОКР по проектированию радиоаппаратуры специального и бытового назвачеыия, которые выполнялись в соответствии с Координационным планом ГОЮКР Министерства. . Устройство компенсации паразитной амплитудной и фазовой модуляции по авт. свид. І480І32 рекомендовано к опытно--промьшленной проверке в КБ Муромского радиозавода.
Устройство формирования амплитудно-модулированных сигналов по авт. свид. 1524768 внедрено в Ыуромском филиале Владимирского политехнического института и использовано в учебном процессе по специальности 23.01 ,
Основные положения, предъявляемые
к защите
-
Структурная схема комбинированной сис-темн автокомпенсации с произвольными характеристиками Функциональных звеньев и соотношения, описывающие еэ работу.
-
Результаты анализа амплитудных, амплитудно-частотных, пе-pt-.одных характеристик, устойчивости линеаризованной модели авто-компенсгора.
-
Выражения, связывающие параметры входного и выходного сигналов автокомпенсационных устройств при произвольных характеристиках их функциональных звеньев.
-
Алгоритмы синтеза устройств формирования управляющего сигнала при произвольных возмущающих воздействиях,,
-
Результаты численного анализа спектральных характеристик устройств автокомпенсации при произвольных возмущающих воздействиях и нелинейных характеристиках звеньев.
-
Результаты экспериментального исследования избирательных и компенсационных свойств устройств автокомпенсации.
-
Устройства автокомленсацяи амплитудных искажений в трактах формирования AM и ФМ сигналов, защищенные четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуядались на тематическом семинаре "Радиоприемная и усилительная аппаратура бытового назначения" ( г.Москва, октябрь 1986г.) , областной научно-технической конференции "Молодые ученые нородному хозяйству"( г.Владимир, 1987г.) , Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие и совершенствование устройств синхронизации в системах связи" (г.Горький, 1988г.) , Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления и* акустика"С г.Ленинград, 1988г.) , научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава- .Владимирского политехнического института, научннх семинарах кафедры радиотехники Муромского филиала упомянутого института в 1984 - 1990гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, включая 8 статей, тезисы трех докладов на Всесоюзных конференция*, получено 4 авторских свидетельства на изобретения .
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из Г26 наименований и пяти приложений. Основной текст занимает 139 страниц и иллюстрируется рисунками и таблицами на 92 страницах.
