WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В дальнейшем наряду с термином "усилитель мощности" используется также термин "генератор с внешним возбуждением" (ГВВ), принятый в технике радиопередающих устройств.

Учитывая, что выходная мощность и коэффициент полезного действия передатчиков зависят от выбранных нелинейных режимов ГВВ, разработаны методики анализа и синтеза ГВВ в нелинейных режимах классов B, C, D, E, F, даны рекомендации по их применению.

Проведенные в данной главе исследования режимов работы ГВВ классов B и C при изменении сопротивления нагрузки, питающих напряжений, мощности возбуждения, напряжения смещения, цепей питания с использованием динамических и временных характеристик позволили сформулировать ограничения на параметры ГВВ при его оптимизации.

Целевая функция включает критерии оптимизации, весовые коэффициенты и ограничения на параметры исследуемой схемы ГВВ для оценки оптимального сопротивления нагрузки и сопротивления источника возбуждения.

В результате оптимизации по критерию максимальной выходной мощности на диаграммах Смита (рис.1) построены семейства зависимостей сопротивления нагрузки и сопротивления источника возбуждения, соответствующих различным уровням выходной мощности.

Рисунок 1 – Результаты исследования и оптимизации сопротивлений нагрузки и источника возбуждения Полученные в настоящем разделе результаты исследований и оптимизации сопротивления нагрузки и сопротивления источника возбуждения ГВВ, работающего в режимах B и C, позволяют проводить анализ и синтез цепей согласования.

Разработанная методика исследования ГВВ в ключевых режимах классов D, E, F, представленная в виде алгоритмов, позволяет с помощью динамических характеристик (рис.2) оценить оптимальные параметры схем ГВВ, при которых обеспечивается требуемый режим работы транзисторов и заданные энергетические показатели (рис.3).

Из сравнения результатов исследования ГВВ следует, что наиболее эффективной по энергетическим показателям является схема ГВВ в ключевом режиме класса F.

Недостатком ГВВ класса E является довольно высокий пик-фактор напряжения на транзисторе (рис.2). В этой связи приходится выбирать пониженные значения напряжения питания, что несколько снижает полезную мощность и КПД и ограничивает область применения.

Рисунок 2 – Динамическая характеристика ГВВ на полевом транзисторе EFA 240 B в ключевом режиме класса E и класса F Наиболее технологичной является схема усилителя мощности класса D при активном сопротивлении нагрузки. Однако она уступает по энергетическим показателям ГВВ классов E и F. Основные потери энергии происходят при переходе транзистора из состояния отсечки в состояние насыщения.

Рисунок 3 – Зависимость выходной мощности и КПД от сопротивления нагрузки для схемы ГВВ в режиме класса F Разработанный алгоритм оценки устойчивости работы линейных усилителей мощности (режим класса A), предназначенных для работы в предварительных широкодиапазонных каскадах усиления, позволяет определять границы их устойчивой работы в заданном диапазоне частот.

В ряде случаев для увеличения мощности передатчиков применяют системы сложения мощности. Разработанные алгоритмы анализа и синтеза квадратурного моста на связанных микрополосковых линиях позволяют проводить исследования и оптимизацию по заданной амплитудно-частотной характеристике.

Результаты исследований, проведенные в настоящей главе с использованием инструментальной среды визуального моделирования AWR MWO, позволили решить поставленные задачи.

1. Разработана методика анализа, синтеза ГВВ на полевых транзисторах в нелинейных режимах классов B, C, D, E, F, даны рекомендации по их применению. Методика представлена в виде совокупности алгоритмов и программ.

2. Проведено исследование и оптимизация усилителей мощности на основе предлагаемой методики.

3. Разработан алгоритм и проведено исследование устойчивости работы линейных усилителей мощности (режим класса A), предназначенных для работы в предварительных широкодиапазонных каскадах тракта усиления передатчиков.

4. Разработаны алгоритмы анализа и синтеза, проведены исследования систем сложения мощности на микрополосковых линиях, удовлетворяющие заданным энергетическим требованиям в диапазоне рабочих частот.

Третья глава посвящена разработке методики анализа и синтеза автогенераторов возбудителей передатчиков; проведению исследований и оптимизации автогенераторов на основе предлагаемой методики.

Представлена обобщенная эквивалентная схема автогенератора в виде соединения активного и пассивного четырехполюсников, описываемых комплексными передаточными функциями. Отмечается, что комплексная передаточная функция активного четырехполюсника (крутизна транзистора) нелинейная, чем объясняются трудности аналитического исследования динамики работы автогенераторов. Рассмотрены основные факторы, влияющие на стабильность частоты автогенератора.

Предлагаемая методика исследования автогенераторов в инструментальной среде MWO позволяет выполнять оптимизацию схем по различным критериям: выходной мощности, фазовым шумам, стабильности частоты, по качеству спектрального состава выходного колебания.

Разработан алгоритм анализа и синтеза, проведено исследование и оптимизация LC – автогенератора в случае, когда критерием является заданная частота колебаний при максимальном подавлении высших гармонических составляющих в спектре выходного сигнала.

Разработан алгоритм исследования влияния глубины обратной связи на работу автогенератора с использованием динамических характеристик (рис.4), которые позволяют оценить область устойчивой работы автогенератора при изменении глубины обратной связи. Увеличение глубины обратной связи приводит к значительным искажениям формы динамической характеристики в результате искажений формы тока и напряжения. При уменьшении глубины обратной связи динамическая характеристика принимает форму эллипса.

Искажения формы выходного тока и напряжения минимальны, что приводит к лучшему подавлению высших гармонических составляющих выходного сигнала.

Сформулированы рекомендации по выбору параметров LC – автогенераторов для обеспечения заданного критерия оптимизации.

Результатом синтеза является принципиальная схема автогенератора.

Рисунок 4 – Динамические характеристики и спектр выходного сигнала LC-автогенератора при различной глубине обратной связи Разработаны алгоритмы анализа и синтеза, проведены исследования автогенераторов с коаксиальной линией, с кварцевым резонатором в колебательной системе.

Отмечается, что для анализа и оптимизации автогенератора с кварцем в колебательной системе необходимо вначале провести исследование частотных характеристик кварцевого резонатора, предназначенного для работы на заданной частоте.

Разработан алгоритм исследования кварцевого резонатора в среде MWO.

Анализ работы кварцевого резонатора по его частотным характеристикам позволяет оценить диапазон частот, при котором резонатор имеет индуктивное сопротивление, т.е. область частот, в которой возможно возникновение самовозбуждения генератора, что значительно упрощает анализ и оптимизацию кварцевых автогенераторов в инструментальной среде MWO.

Разработан алгоритм исследования и рекомендации по выбору параметров автогенераторов с кварцем в колебательной системе. Результатом синтеза является принципиальная схема кварцевого генератора, удовлетворяющая заданным техническим условиям по спектральным и динамическим характеристикам.

Результаты исследований автогенераторов синтезаторов частот позволяют оценить не только уровень дискретных оставляющих в спектре выходного сигнала, но и уровень фазовых шумов. Минимизация побочных дискретных составляющих достигается изменением глубины обратной связи в автогенераторе. Исследование показало, что от выбора элементной базы зависит уровень фазовых шумов автогенератора.

Совокупность алгоритмов и программ анализа и синтеза автогенераторов, разработанных в данной главе с использованием инструментальной среды визуального моделирования AWR MWO, является решением задачи создания методики анализа и синтеза автогенераторов возбудителей передатчиков по заданным параметрам целевой функции: критериям оптимизации, весовым коэффициентам и ограничениям на параметры колебательных систем.

Четвертая глава посвящена вопросам автоматизации исследования и проектирования радиопередающих устройств.

Рассматривается реализация разработанных в диссертации методов анализа и синтеза телекоммуникационных передающих устройств в системе автоматизированного проектирования "Telecom-MWO" (рис.5).

Подсистема взаимодействия с Пользователи пользователями База данных Модуль общего Пользовательские проектов интерфейса САПР инструкции База данных Подсистема взаимодействия с Модуль управления алгоритмов и вычислительными процессами задачами САПР программ Модуль управления вычислительными узлами Вычислительная Сервер вычислительной подсистемы подсистема Модуль Модуль управления MWO обработки событий AWR Microwave Office Вычислительный узел N Рисунок 5 – Структура программного обеспечения «Telecom-MWO» Разработана методика применения программного комплекса системы "Telecom-MWO" в исследовании и проектировании телекоммуникационных передающих устройств с использованием диалогового сервиса, обеспечивающего комфортную работу пользователя в различных режимах.

В заключении представлены результаты исследований и разработки методов анализа, синтеза телекоммуникационных передающих устройств с использованием инструментальной среды визуального моделирования AWR Microwave Office.

1. Разработана методика анализа, синтеза ГВВ на полевых транзисторах в нелинейных режимах классов B, C, D, E, F, даны рекомендации по их применению. Методика представлена в виде совокупности алгоритмов и программ. Проведено исследование и оптимизация усилителей мощности на основе предлагаемой методики.

2. Разработан алгоритм и проведено исследование устойчивости работы линейных усилителей мощности (режим класса A), предназначенных для работы в предварительных широкодиапазонных каскадах тракта усиления передатчиков.

3. Разработаны алгоритмы анализа и синтеза, проведены исследования систем сложения мощности на микрополосковых линиях, удовлетворяющие заданным энергетическим требованиям в диапазоне рабочих частот.

4. Разработана методика анализа и синтеза автогенераторов возбудителей передатчиков по заданным параметрам целевой функции: критериям оптимизации, весовым коэффициентам и ограничениям на параметры колебательных систем. Проведено исследование и оптимизация автогенераторов.

5. Разработанные в диссертации методы анализа и синтеза телекоммуникационных передающих устройств реализованы в программном комплексе системы "Telecom-MWO", внедрены в разработки компании "РТСофт" (г. Москва) и в учебный процесс ПГУТИ.

Приложение 1 содержит библиотеку программного комплекса системы "Telecom-MWO".

В приложении 2 приведен пример структуры управляющей программы системы "Telecom-MWO".

В приложениях 3, 4 содержатся акты о внедрении результатов диссертационной работы в разработки компании "РТСофт" и в учебный процесс ПГУТИ.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Карякин В.Л. Развитие прикладных систем автоматизированного проектирования телекоммуникационных систем и устройств / В.Л. Карякин, Д.В. Карякин // Научно-технические ведомости СПбГПУ, серия Информатика, телекоммуникации, управление, № 1, 2009. – С. 109-115.

2. Карякин Д.В. Применение САПР "Telecom-MWO" в проектировании телекоммуникационных систем и устройств / Д.В. Карякин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, Т.12, № 2, 2009. – С. 91-98.

3. Карташевский В.Г. Исследование усилителей мощности на полевых транзисторах в ключевых режимах/ В.В. Карякин, Д.В. Карякин //В сборнике научных трудов «Научные исследования и их практическое применение.

Современное состояние и пути развития‘2009» - Одесса: Черноморье, 2009. – С.39-51.

4. Карякин Д.В. Информационные технологии анализа и оптимизации автогенераторов / Д.В. Карякин // В сборнике научных трудов международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании‘2008» – Одесса:

Черноморье, 2008. – С. 29-38.

5. Карякин Д.В. Технологии создания САПР «Telecom-MWO», развития производства и компьютерного моделирования полевых транзисторов / Д.В.

Карякин // Инфокоммуникационные технологии, Том 6, № 3, 2008. – С. 94-99.

6. Карякин В.В. Автоматизация проектирования телекоммуникационных устройств с использованием инструментальной среды AWR Microwave Office/ В.В. Карякин, Д.В. Карякин // В сборнике научных трудов международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2007».– Одесса:

Черноморье, 2007.– С. 72-75.

7. Карякин В.В. Система автоматизированного проектирования телекоммуникационных устройств «Telecom–MWO» с использованием инструментальной среды AWR Microwave Office / В.В. Карякин, Д.В Карякин // - М.: Федеральное агентство по образованию. Отраслевой фонд алгоритмов и программ, № г/р 9010, 2007.

8. Карякин В.В. Система автоматизированного проектирования телекоммуникационных устройств «Telecom–MWO» / В.В. Карякин, Д.В.

Карякин // В сборнике трудов международной научно-практической конференции «Телеком-2007». – Ростов на Дону: СКФ МТУСИ, 2007. – С.2833.

9. Карякин Д.В. Комплекс алгоритмов и программ проектирования генераторов с внешним возбуждением в режиме большого сигнала / Д.В.

Карякин // В сборнике трудов международной конференции «Телекоммуникационные и информационные системы» – СПб: Изд-во СПбГПУ, 2007.– С. 301-308.

10. Карякин В.В. Информационные технологии проектирования телекоммуникационных устройств. // В сборнике трудов международной научно-технической конференции / В.В. Карякин, Д.В. Карякин // «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2007.- С. 8285.

11. Карякин Д.В. Технологии создания сетевой САПР «Telecom-MWO» и компьютерного моделирования полевых транзисторов в среде AWR Microwave Office / Д.В. Карякин // В сборнике научных трудов международной научнопрактической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований ‘2008».– Одесса: Черноморье, 2008. – С. 41-49.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»