Введение к работе
Актуальность темы. Дальнейшее развитие и овершенствование систем передачи информации и аппаратуры для ряда бластея физических исследований испытывает потребность в ысокоэффективных передатчиках и мощных усилителях ВЧ, ОВЧ іиапазонов, которые обладали бы:
широкой полосой рабочих частот,
возможностью быстрой перестройки в широком частотном іиапазоне,
высоким уровнем выходной мощности при КПД, сравнимом с юлучаемым в узкополосных передатчиках, возможностью унификации узлов.
Выполнение этих требований основывается на реализации двух
енденций современной техники генерации и усиления высокочастотных
олебаний: транзисторизации оборудования и применения
іирокополосньїх неперестраиваемых усилителей.
Эти же тенденции в конечном счете служат созданию
нтегрированных радиопередающих устройств, объединяющих несколько
адиочастотных трактов в общую многополюсную систему
адиопередающий комплекс, и в наибольшей степени проявляются в
остроении усилительных трактов таких систем по блочно-модульному
ринципу. Необходимой составной частью радиопередающих комплексов
многомодульных передатчиков, определяющей принцип их построения,
еальную осуществимость и основные показатели, являются устройства
ложения и распределения мощности, а также согласования
мпедансов. В работах О.В.Алексеева, Г.Г.Чавки, С.ЕЛондона,
.В.Томашевича и других было установлено, что наиболее
овершенными мостовыми устройствами для работы в ВЧ и ОВЧ
иапазонах являются устройства, построенные на основе
ирокополосных трансформаторов с обмотками, выполненными в виде ногопроводных линий передачи.
К настоящему времени в СССР и за рубежом накоплен начительный опыт по разработке таких устройств. Однако озможности их совершенствования далеко не исчерпаны. При этом озникает ряд проблем, связанных с определением предельных свойств хем сложения мощности и трансформации импедансов, решение которых аправлено на увеличение широкополосности устройств, повышение ровня рабочей мощности, получение произвольных коэффициентов рансформации, а тем самым и на удешевление конструкций и
сокращение габаритов.
Целью настоящей ра б о т ы і являете;
развитие методов структурно-параметрического синтеза і
совершенствование устройств сложения (распределения) мощности н< основе параметричаской оптимизации по частотным свойства» составляющих их цепей; разработка методов конструктивного расчет! и определение конструктивных параметров многопроводных линиі передачи, входящих в состав устройств сложения мощности.
Задачи работы
1. Развитие методов структурно-параметрического синтез:
i-рансформаторных сумматоров мощности и их элементной базы
широкополосных трансформаторов на линиях, которые позволяли бі
анализировать предельные свойства указанных устройств і
целенаправленно формировать предельные характеристики.
2. Анализ и синтез трансформаторов и трансформаторны:
сумматоров на линиях, а также устройств-на их основе; спределени
предельных характеристик этих устройств, намо:*-я-гн;,; благодар.
этому оптимальных схемных решений, исследование >;.ствнтельності
их характеристик к изменению параметров схемы.
3. Анализ работы систем сложения мощности большого числ;
идентичных генераторов и разработка сумматоров с улучшенным;
полосовыми свойствами для одноступенчатых и многоступенчатых С
суммированием по двоичному принципу) систем.
-
Развитие методов конструктивного расчета многопроводны; линий передачи, используемых б ' разрабатываемых устройствах оптимизация их параметров.
-
Разработка методики коррекции частотных характерне трансформаторных сумматороз на линиях средствами шнрокополосног согласования.
6. Практическая реализация и анализ результатов испытани
разработанных устройств для передатчиков ВЧ, ОВЧ диапазонов.
Методы исследования, в работе использован!
методы исследования, базирующиеся на теории линейных электрически:
цепей, в частности, теории широкополосного согласования, раздело
теории функций комплексного переменного и матричного исчислени
при широком применении численных математических методе
моделирования с привлечением ЭВМ в качестве инструмент исследования. Результаты теоретического анализа подтвержден! соответствующими экспериментами.
Научная новизна работы
і. Разработан метод оптимизации цепей на элементах о аспределенными параметрами, основанный на сопр,яжении полиномов ислителей и знаменателей их импелансных функция и тем самым рилания последним постоянства в заданном / диапазоне частот. С омощью этого метода установлены предельные свойства используемых а практике устройств сложения мощности и трансформации опротивлений, а также обоснован подход к оптимизации частотных арактеристик сумматоров, отвечающих разнообразным техническим ребованиям, и трансформаторов на неоднородных линиях о роизвольными коэффициентами передачи, который состоит в частичном эбусловленном ограничениями, накладываемыми на варьируемые араметрьО сопряжении полиномов импелансных функций.
-
Получены математические выражения для количественной ценки действующих коэффициентов отражения на входах ногоканальных сумматоров при их рассогласовании с нагрузкой и заимно разбалансированными генераторами, и установлена ависимость импелансных функций многоканальных устройств сложения эаспределения) мощности от конфигураций цепей генераторов и азвяэывающих резисторов СнагрузокЭ.
-
Разработана обобщенная функциональная схема сумматоров гощности", обладающих поворотной симметрией относительно енераторных входов, и на еэ основе предложен способ коррекции астотных характеристик таких устройств включением в цепь нагрузки ли развязывающую цепь звеньев широкополосных согласующих стройств, а также адаптирована методика расчета последних к строяствам на линиях передачи
4. Получены рекуррентные соотношения для анализа и
араметрической оптимизации двухканальных трансформаторных
умматоров с разным количеством витков обмоток на. основе
редставлеьия их схем замещения регулярным соединением
іестиполюсников.
Практическая ценность работ ы 1. На основе предельных решений с помощью разработанных рограмм оптимизации 'по методу сопряжения полиномов импелансных іункций получены оптимальные параметры устройств сложения мощности Ч, ОВЧ лиапазонов, позволяющие расширить рабочую полосу частот до есятков МГц, достичь простоты их конструкции, создать предпосылки повышению эксплуатационной надежности, полученные результаты
использованы ' при практическом проектировании четырехканальн сумматоров с полосой рабочих частот от зо МГц до 100 МГц суммарной мощностью до 20...зо кВт.
2. Предложен способ снижения коэффициента отражения от вхо сумматора на этапе настройки антенного согласующего устройства многомодульном радиопередатчике.
, 3. Разработаны методы проектирования полосо:
трансформаторов на неоднородных линиях с произвольн
коэффициентами трансформации, основывающиеся на целенаправлен
изменении параметров трансформаторов с целочисленн
коэффициентами передачи.
4.. Проведена коррекция характеристик четырахканалы сумматора включением в развязывающую цепь широкополое согласующих звеньев, рассчитанных, по предложенному в ра способу.
5. Разработана методика конструктивного расчета устройств
трехпроводных линиях, совпадающих по конструкции с двухпроводі
связанными линиями, что позволило создать широкополе
симметрирующее устройство без магнитопровода для мое
передатчика ВЧ диапазона.
Р. еалиэация результатов работы
Диссертация является составной частью на}
исследовательских работ, проводимых кафедрой ' "Радиопереда
устройства" Ленинградского электротехнического института <
имени проф.М.А.Бонч-Бруевича. Основные научные положения, вьіі
рекомендации, алгоритмы анализа рассмотренных в работе
использовались на предприятиях при проектировании широкополе
устройств сложения мощности, а также при разра
дифференциального трансформатора двухтактного УРУ
симметрирующэго устройства мощного передатчика ВЧ диапазона.
Годовой экономический эффект от внедрения результатов р составляет 37 ,е тыс .рублей.
Апробация р а б о т ы. Основные поло
диссертационной работы и полученные результаты докладывались
международной конференции "Телевизионная техника - 89" Сг.с
Болгария), Всесоюзных научно-технических семи?
"Автоматизированная аппаратура дкм радиосвязи" Сг .Москва 1886г., "Автоколебательные системы и усилители в радиотехни1 устройствах" (г.Рязань) в 1987г., Всесоюзной школе молодых у
'Автоматизированные системы декаметровой радиосвязи" (г.Самара) в
938г., республиканских научно-технических семинарах в
'.Севастополе: "Опыт разработки перспективных транзисторных
усилителей мощности" - в сентябре 1986г., "Проблемы и перспективы
тостроения широкополосных усилителей в системах передачи и
эбработки информации"- в августе 1988г., "Разработка методов и
устройств, обеспечивающих электромагнитную совместимость
эадиоэлектронных средств"- в ноябре 198вг., "Технические средства обеспечения электромагнитной совместимости морской подвижной :лужбы связи"- в апреле 1989г., а также на научно-технических сонференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭИС в 19S7, 1988 гг.
Публикации. Основные результаты исследований по
теме диссертации нашли отражение в 2-х статьях, опубликованных в журнале "Техника средств связи" и Сборнике научных трудов учебных институтов связи, 2-х авторских свидетельств на изобретения, в тезисах докладов на всесоюзном научно-техническом семинаре и Международной конференции, в "Методических указаниях по расчету радиопередающих устройств".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст содержит 146 машинописных страниц, зв< стр. иллюстраций, 6 таблиц. Список литературы включает lis наименований. Общий объем - 190 страниц.
