Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: тисяча дев'ятсот дев'яносто дев'ять
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Адаптивний алгоритм структурного синтезу радіоелектронних пристроїв в режимі малого сигналу'

    Текст наукової роботи на тему «Адаптивний алгоритм структурного синтезу радіоелектронних пристроїв в режимі малого сигналу»

    ?деяких доопрацювань його можна застосувати для оцінки ефективності есплуатаціі орендованих каналів зв'язку.

    Таким чином, можна зробити висновок, що ефективність експлуатації орендованих каналів зв'язку залежить від структури мережі, що і вимагає розробка алгоритмів оптимізації вторинних мереж зв'язку в першу чергу.

    ЛІТЕРАТУРА.

    1. Богатирьов В. А. Застосування цілочисельного програмування для синтезу оптимальних мереж зв'язку. Зб. '' Інформаційні мережі і комутація ".: М.: Наука, 1968

    2. Maury ./.-/'.Planification des г'еаіх de telecommunication: programme "Ecran '' Ecran". -Annales des telecommunications ", 1970, t.25, N.5-6.

    3. Gilbert E.N. Minimum cost communication networks. #BSTJ. v.XLVI, N 9.

    4. Steiglitz K., Weiner P., Kleitman D. The design of minimumcost survivable networks. "IEEE Transaction", 1969, CT-16, N4.

    5. Богатирьов В.А., Вдовенко С.Т. Супрун Б.А. Деякі евристичні процедури оптимізації вторинних мереж зв'язку. Зб. '' Інформатизація та інформаційні мережі мережі "М.: Наука, 1977.

    УДК 621.372.6

    Л.А. Зінченко

    АДАПТИВНИЙ АЛГОРИТМ структурного синтезу РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ В РЕЖИМІ МАЛОГО СИГНАЛА

    Вступ

    Необхідність подальшого розвитку методів автоматизованого проектування сучасних радіоелектронних пристроїв пов'язана з різким ускладненням розв'язуваних завдань. Підвищення вимог до конкурентоздатності розроблюваних виробів призводить до необхідності пошуку нових, оптимальних схемотехнічних рішень. На відміну від добре розроблених в даний час проектних процедур чисельного аналізу відомого схемного рішення [1] синтез нових структур є однією з найбільш погано формалізуються областей знання. Одним із способів подолання цієї проблеми є використання адаптивних алгоритмів і нових інформаційних технологій.

    У загальному випадку завдання синтезу поділяють на структурний і параметричний синтез. При вирішенні першого класу задач необхідно визначення топології схеми. При параметричному синтезі визначають номінали елементів при заданій топології радіоелектронного пристрою. У зв'язку з тим, що завдання синтезу має безліч безперервно еквівалентних рішень [2], можливий вибір схемного рішення, оптимального за заданим критерієм. При цьому допускається алгоритмічна адаптація процедури синтезу схеми до необхідних експлуатаційних характеристик. У даній роботі розглядається адаптивний алгоритм структурного синтезу радіоелектронного пристрою, що забезпечує розширення Діапазону робочих частот.

    1. Адаптивний синтез на основі використання коригувальних багатополюсників

    У режимі малого сигналу радіоелектронний пристрій в околиці робочої точки можна моделювати з достатнім ступенем точності линеаризованной схемою заміщення. Її можна представити як лінійний динамічний багатополюсника (ЛДМ) (рис.1, а). Оскільки схема містить елементи з зосередженими параметрами, то гібридні параметри ЛДМ представляють собою дрібно-раціональні функції комплексної змінної я =<т + у'й)

    п /

    Я.. (Л) = * = 2 ------------ (1)

    до = О

    де ак'Ьк -сімвольние змінні, що залежать від параметрів схеми заміщення; п, т - ступінь чисельника і знаменника відповідно.

    а б

    Мал. 1

    Цей багатополюсника можна розглядати як базову модель. Однак вихідне пристрій не має необхідних експлуатаційних характеристик, наприклад заданого діапазону робочих частот. Для усунення цієї проблеми необхідно змінити топологію і параметри схеми таким чином, щоб не зберегти вихідні функціональні і забезпечити задані експлуатаційні характеристики. Одним із шляхів вирішення поставленого завдання є використання коригувальних багатополюсників. У літературі відомі різні прийоми включення коригувальних багатополюсників на вході і виході вихідної ланцюга [3]. Однак жорстке завдання топології включення коригувальних багатополюсників призводить до виникнення проблем фізичної доступності вхідних і вихідних полюсів вихідної ланцюга.

    У даній роботі для вирішення поставленого завдання розглядається адаптивний алгоритм структурного синтезу (рис.2). Для дослідження властивостей вихідної моделі (рис.1, а) необхідно на першому етапі визначити параметри лінійного динамічного багатополюсника в символьному вигляді. Визначення схемних функцій в символьному вигляді дозволяє вирішити проблеми задач аналізу (контроль помилок, усунення нестійкості чисельних методів дискретного перетворення Фур'є для схем високої розмірності і т.п.)

    В даний час розроблено безліч методів визначення схемних функцій в символьному вигляді: метод сигнальних графів, метод перебору дерев, метод виділення параметрів, білінійну і т. П. [4]. Однак їх застосування вимагає перебору значної кількості варіантів. З розвитком обчислювальної техніки рішення поставленого завдання може бути істотно спрощено. При використанні алгоритмів [5], розроблених на основі комп'ютерної алгебри і нових інформаційних технологій, гібридні параметри можуть бути знайдені шляхом аналітичного рішення системи рівнянь у символьному вигляді '

    Нулі і полюси, що визначають стійкість схеми і характер перехідних процесів, також можуть бути визначені на основі нових інформаційних технологій.

    Метод символьних функцій [4] дозволяє легко обчислити чутливість схеми до зміни параметрів. На основі проведеного аналізу завжди можна виділити фрагменти вихідної схеми з найбільшою чутливістю до зміни параметрів. Виділені фрагменти і вибираються для підключення коригувальних багатополюсників (КМ). В результаті вихідний багатополюсника перетвориться до виду (рис. 1, б). Додатковий висновки призначені для підключення ланцюгів корекції. Однак у зв'язку з тим, що необхідно забезпечення стабільності робочої точки по постійному струму, використання довільної топології коригувальних багатополюсників при розглянутому способі включення неприпустимо.

    Мал. 2

    У даній роботі розглядаються два найбільш важливих з практичної точки зору випадку: використання коригувальних пасивних двополюсників і чотириполюсників. Допустимі коригувальні двухполюсники наведені на рис. 3. двухполюсника (рис. 3, а і б) при включенні послідовно з вихідним фрагментом забезпечують стабільність робочої точки по постійному струму, так як не вносять зміни в схему по постійному струму. Використання коригувальних двухполюсников (ріс.З, віг) допустимо при виконанні корекції вихідних номіналів резисторів схеми. Для визначення типу коригуючого двухполюсника на наступному етапі проводиться дослідження необхідного зміни характеру опору виділеного фрагмента, що забезпечує розширення Діапазону робочих частот.

    Для забезпечення стабільності робочої точки при застосуванні коригувальних чотириполюсники необхідно використовувати наступні модифікації Т-образної (рис. 4, а) і П-образної (рис.4, б) схем заміщення. У загальному випадку сучасні радіоелектронні Пристрої є ЯС схемами і діапазон робочих частот зверху обмежується паразитними ємностями. Для їх компенсації в коректує чотириполюсники в

    Як елементи використовуються двухполюсники (ріс.З, а в). ці схеми

    ° бладает зростаючими частотними характеристиками і дозволяють компенсувати ємнісний характер вихідної ланцюга.

    *

    З 1

    С2

    z2

    ф-

    Мал. 4

    Отримана в результаті синтезу ланцюг може мати розширений діапазон робочих частот, але не задовольняти заданим характеристикам. Для їх забезпечення процедура адаптації може виконуватися багаторазово, так як розглянутий адаптивний алгоритм допускає ітеративний синтез радіоелектронного пристрою з необхідними характеристиками.

    2. Експериментальні дослідження

    При апробації розглянутого адаптивного алгоритму була досліджена задача розширення діапазону робочих частот автогенератора на каскодних аналогу негатрона на біполярних транзисторах [6]. При використанні розроблених програм визначені вхідні частотні характеристики вихідної схеми в символьному вигляді. Виконаний аналіз отриманих виразів дозволив виділити, що схема найбільш чутлива до зміни

    номіналів резисторів ^^. В результаті рішення задачі структурного синтезу схеми з

    розширеним частотним діапазоном при використанні розробленого алгоритму визначено схему (рис.5). У порівнянні з прототипом вона володіє більш широким діапазоном робочих частот. Для його забезпечення введені коригуючі двухполюсники (рис. 3,6). На рис. 6 представлені частотні характеристики реальної частини вхідного опору для вихідної і синтезованої схеми, розраховані з використанням пакета схемотехнічного моделювання РБРГСЕ 6.2 для \ №Н'ТО (^ 8'95. Аналіз результатів комп'ютерного моделювання дозволяє зробити висновок, що варіації параметрів

    индуктивностей дозволяє змінювати кордон робочих частот в досить широкому

    діапазоні. Це пояснюється тим, що введення индуктивностей дозволяє компенсувати зменшення позитивного зворотного зв'язку з ростом частоти. В експериментальному генераторі, зібраному на транзисторах КТ315, гранична частота генерації в порівнянні з вихідною схемою збільшилася в 2 -3 рази в залежності від зміни параметрів

    индуктивностей

    Рис.5 Рис. 6

    Схема (рис.5) є однією зі схем, яка може бути сіітезірована по розглянутому алгоритму. Вона виділена з безлічі інших еквівалентних схем за критерієм простоти схемного рішення управління частотним діапазоном і незначної зміни технології виготовлення мікроелектронних генераторів на транзисторних аналогах негатронів в інтегральному виконанні.

    висновок

    Розглянутий алгоритм пошуку нових, оптимальних схемних рішень дозволив дослідити способи управління частотним діапазоном різних радіоелектронних Пристроїв в режимі малого сигналу. Він дозволяє генерувати безліч схем, еквівалентних щодо зазначених функціональних характеристик, але відрізняються Діапазоном робочих частот. Цей підхід дозволяє визначити шляхи поліпшення схемотехніки Датчиків і елементів систем екологічного моніторингу.

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Системи автоматизованого проектування в радіоелектроніці / Норенков І.П., Авдєєв Є.В., Єрьомін А.Т. та ін .. М .: Радио и связь, 1986. 368 с.

    2. Chutham B.M.G. A new theory of continuously equiwalent networks, Trans. IEEE, CAS-21, Jan. 1974, pp. 17-20.

    3. Данилов Jl.B. Ряди Вольтерра-Пікара в теорії нелінійних електричних ланцюгів. М .: Радио и связь, 1987.- 224 с.

    4. Чуа J1.0., Пен - Мін Лін. Машинний аналіз електронних схем. М .: Енергія, 1980. 640 с.

    5. Глушань В.М., Зінченко Л.А. Математичне і комп'ютерне моделювання електричних ланцюгів в режимі малого сигналу, Таганрог: ТРТУ, 1998. 100 с.

    6. Негатроніка // Серйозне А.Н., Степанова Л.М., Гаряїнов С.А. та ін. Новосибірськ, Наука, 1995. 330 с.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити