пр. 50-річчя Жовтня, 2-Б, а / я 102, Київ 03148, Україна Тел / факс: (044) 477-94-30, e-mail:


Анотація Проведено вибір функціональної схеми сумарно-різницевого перетворювача, на основі якої формується його математична модель у вигляді орієнтованого графа. Метод аналізу сумарно-різницевого перетворювача заснований на застосуванні правила Мейсона для розрахунку на ЕОМ значень комплексних коефіцієнтів передачі його парціальних каналів, що використовуються для обчислення параметрів перетворювача. Використана програма розрахунку, що реалізує алгоритм LU-факторизації краут для розріджених матриць. Проведено аналіз чутливості характеристик сумарно-різницевого перетворювача до зміни параметрів його функціональних вузлів. Встановлено критерій реалізації високої ідентичності амплітуднофазових характеристик парціальних каналів суммарноразностного перетворювача.

I. Вступ

Розвиток перспективних радіотехнічних систем міліметрового діапазону безпосередньо пов’язано з удосконаленням принципів проектування пристроїв просторової обробки сигналів, зокрема сумарно-різницевих перетворювачів (ПСР) з високою ідентичністю амплітудно-фазових характеристик. В [1] достатньо повно розглянуті багатомодові ПСР [2], ПСР на ВЩЛ. При цьому аналіз результатів досліджень, проведених в [1] показує, що побудова трактів СВЧ з суммарноразностной обробкою в діапазоні частот 80 -160 ГГц є досить складним завданням і вимагає проведення додаткових досліджень, які дозволять сформулювати принципи проектування ПСР міліметрового діапазону. Очевидно, що на увазі об’єктивних труднощів виготовлення багатомодових ПСР для радіотехнічних систем короткохвильової частини міліметрового діапазону, в якості базових елементів таких ПСР слід вибирати многоплечие пристрої (МПУ) на основі полого прямокутного або дзеркального діелектричного хвилеводу в поєднанні з фазовими коректорами (ФК) з низькими вносяться втратами потужності [3].

В даній роботі проводиться аналіз ПСР, на підставі результатів якого формулюється критерій реалізації ПСР з високою ідентичністю амплітудно-фазових характеристик.

II. Основна частина

Функціональна схема УРП з об’єднанням на одному виході двох різницевих каналів наведена на рис. 1. УРП містить вводи сигналів 1, 2, 3, 4, ФК 5, МПУ 6, що виконують функції 3-дБ спрямованих відгалужувачі (ПЗ), узгоджені навантаження (СН) 7, фазові маніпулятори (ФВМ) 0-180 град, виходи 9, 10. На функціональній схемі МПУ та ФК об’єднані в базові елементи (БЕ).

Обробка сигналів в УРП здійснюється в два етапи. На першому етапі в плечах 13, 14 БЕ II, 14 БЕ IV формуються сигнали сумарного Е, різницевого по куту місця As, різницевого по азимуту Ар каналів.

Рис. 1. Функціональна схема СРП

Fig. 1. Functional diagram of the sum-difference converter

На другому етапі в БЕ V об’єднуються канали As та АР в один різницевий.

Основними характеристиками СРП є неідентичність амплітудно-фазових характеристик парціальних каналів, наскрізні втрати потужності, рівень розв’язки між каналами, розв’язка сумарного і різницевого каналів на рівносигнальний напрямку, смуга робочих частот. Аналіз ПСР та оптимізація його характеристик є невід’ємною частиною практичної реалізації високоефективних радіотехнічних систем, містять СВЧ тракти з сумарно-різницевої обробкою.

Аналіз УРП проведено на підставі його математичної моделі, представленої у вигляді орієнтованого графа [4]. Орієнтований граф відображає систему лінійних рівнянь, що описують СРП як СВЧ пристрій, так, що вузлові змінні відображають відомі або невідомі змінні, коефіцієнти передачі гілок представляють собою коефіцієнти співвідношень вузлових змінних, а кожному вузлу, що має входять гілки, відповідає рівняння, в якому вузлова змінна дорівнює сумі за всіма входять гілкам розглянутого вузла творів коефіцієнта передачі вхідної гілки на вузлову змінну, з якої ця гілка виходить.

Орієнтований граф УРП містить 76 вузлів і 150 гілок. Аналіз УРП полягає у формуванні та вирішенні системи алгебраїчних рівнянь, що описують УРП. При цьому, враховуючи той факт, що в матриці УРП ненульовими є менш 20% елементів, слід використовувати техніку розріджених матриць. В ході аналізу УРП шляхом багатоваріантного розрахунку коефіцієнтів передачі парціальних каналів УПП визначаються залежно зазначених вище характеристик СРП щодо параметрів його функціональних вузлів. Багатоваріантний розрахунок проводиться за програмою автоматизованого розрахунку комплексних коефіцієнтів передачі багатополюсників GRAF, люб’язно наданій автору Солодовников А. І. Аналіз УРП зазначеним методом дозволив визначити чутливість його характеристик щодо параметрів його функціональних елементів і визначити критерій реалізації високої ідентичності парціальних каналів УПП, який полягає в наступному.

1. Похибка зсуву фази і втрати потужності фазових коректорів вхідних базових елементів СРП повинні знаходитися в межах +7 град і 0,2 дБ відповідно.

2. Похибка зсуву фази і втрати потужності фазових коректорів вихідних базових елементів не повинні перевищувати в угломестном різницевої каналі + -5 град і 0,2 дБ відповідно, в азимутному різницевої каналі +10 град і 0,2 дБ відповідно, по разностному об’єднаному каналу + -5 град і 0,2 дБ відповідно.

3. Похибка зсуву фази і втрати потужності фазових маніпуляторів угломестной і азимутального різницевих каналів не повинні перевищувати + -10 град і 0,2 дБ а також + -5 град і 0,2 дБ відповідно.

4. Втрати потужності, похибка перехідного ослаблення і спрямованість спрямованих відгалужувачі вхідних базових елементів ПСР повинні перебувати в межах 0,5 дБ, (-0,2 н-+0,4) дБ, не менше 22,5 дБ відповідно.

5. Для спрямованих відгалужувачі вихідних базових елементів втрати потужності, похибка перехідного ослаблення і спрямованість повинні становити: у угломестном різницевої каналі 0,5 дБ, + -0,2 дБ, не менше 22,5 дБ відповідно; в азимутному різницевої каналі 0,5 дБ, + -0,7 дБ, не менше 22,5 дБ відповідно, в об’єднаному різницевої каналі 0,5 дБ, + -0,7 дБ і 22,5 дБ відповідно.

I. Висновок

В результаті чисельного аналізу УРП визначена чутливість його характеристик до зміни параметрів функціональних вузлів УРП. На підставі результатів аналізу встановлено критерій реалізації високої ідентичності парціальних каналів УПП. Результати цієї роботи використані при розробці принципів проектування та практичної реалізації радіотракту міліметрового діапазону з сумарно-різницевої обробкою для перспективних радіотехнічних систем.

II. Список літератури

1. Гостєв В. І., СкрипнікП. В., Мацепура А. Я Просторова обробка сигналів в НВЧ трактах радіосистем передачі. К.: Видавництво “Радюаматор”, 1997. 224 с.

2. А. с. № 1760579 (СРСР). Хвилеводний восьміплечій міст / Л. В.Скрипнік, С. В.Мірний, В. Т. Татаркін,

Б. Н. Ємельяненко. 1992.

3. Взятишев В. Ф., Наритнік Т. Н., Рябов Б. А., Ємельяненко Б. Н., Банків С. Є. Діелектричні інтегральні схеми КВЧ. 4. 2. Функціональні пристрої. Огляди з електронної техніки. Серія: Електроніка НВЧ. Вип. 13 (1209). -М.: ЦНДІ «Електроніка», 1986, с.73.

4. Чуа П. О., Лін Пен-Мін. Машинний аналіз електронних схем: Алгоритми та обчислювальні методи. М.: Енергія, 1980,640 с.

ANALYSIS OF SUM DIFFERENCE CONVERTER WITH HIGH IDENTITY OF AMPLITUDE AND PHASE CHARACTERISTICS

Yemelyanenkow B.

Institute of electronics and communication UASNP 50 of October, 2-b, Kiev 03148, Ukraine e-mail: iec@naverex.kiev.ua

In the present paper we have made a choice of operating diagram of sum difference converter (SDC) and formed its mathematical model as an oriented graph. Analysis of sumdifference converter is based on using of Mason’s rule for CAD of complex coefficients of its channels, which are then used for converter’s characteristics calculation. The CAD software, which implements Crout algorithm of LU-factorization is used. We have conducted the analysis of SDC characteristics response to variation of parameters of SDC functional parts and determined the criterion of performing of high identity of amplitude and phase characteristics of SDC channels.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.