Радиосигналы с комбинированной частотно-амплитудной модуляцией для быстродействующих радиотехнических устройств

• Автор: Остапенков, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил. + Прил. (39с.)

АННОТАЦИЯ
Диссертация посвящена задачам исследования формирования и приема радиосигналов с комбинированной частотно-амплитудной модуляцией (ЧМ-АМ), близких к реальным сигналам различных быстродействующих радиотехнических устройств с модуляцией. Проведен обзор современного состояния теоретических публикаций в рассматриваемом направлении с упором на модулированные сигналы, на основании которого выявлен перечень основных научных и практических задач, требующих решения.
Разработана прикладная теория формирования адекватных математических моделей порождающих уравнений и соответствующих им решений, характерных для реальных сигналов в быстродействующих ЧМ системах. Метод символических укороченных уравнений Евтянова распространен на случай порождающих сигналов с комбинированной модуляцией. На основе предлагаемых подходов проведена оценка быстродействия отдельных конкретных устройств, параметров стационарного режима, полезной модуляции частоты и паразитной амплитудной модуляции (ПАМ), разработаны рекомендации по уменьшению негативного влияния ПАМ в ЧМ системах и по теоретическому исследованию быстродействующих систем с ЧМ-АМ сигналами.
Рассмотрены вопросы проектирования трактов цифровой обработки сигналов в автодинных и гомодинных высокоточных измерителях на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). На основе спектрального подхода разработан алгоритм цифровой обработки преобразованного сигнала по фазовому методу. Разработанные принципы действия и структурные схемы, реализующие предложенные алгоритмы обработки сигналов, позволяют повысить точность измеряемых величин.
Спроектирована и изготовлена экспериментальная установка для исследования миллиметровых автодинов с частотной модуляцией с применением настроечных блоков цифровой обработки Analog Devices. Выработанные практические рекомендации по проектированию и использованию быстродействующих ЧМ устройств проверены и подтверждены экспериментально на примере автодинных обнаружителей ближнего действия в миллиметровом диапазоне.
Глава 1. Аналитический обзор литературы и постановка задачи
1Л Введение
1.2 Обзор литературы, посвящённой методам анализа параметрических и нелинейных ЧМ систем и систем СБРЛ
1.3 Выводы
Глава 2. Общие вопросы постановки задачи анализа быстродействующих ЧМ систем
2.1 Введение
2.2 Исходные положения постановки задачи
2.3 Получение порождающих уравнений для диссипативного последовательного контура
2.4 Получение порождающего уравнения для диссипативного параллельного контура
2.5 Получение порождающих дифференциальных уравнений для автоколебательных систем
2.6 Выводы
Глава 3. Распространение метода символических укороченных уравнений на случай формирования и обработки ЧМ-АМ сигналов
3.1 Введение
3.2 Метод символических укороченных уравнений для анализа автоколебательных систем при использовании ЧМ-АМ сигналов в качестве порождающих
3.3 Укороченные дифференциальные уравнения для одноконтурных автогенераторов с ЧМ-АМ при синусоидальной модуляции частоты
3.4 Паразитная амплитудная модуляция в автодинах при различных законах модуляции
3.5 Выводы
Глава 4. Применение фазовых методов обработки частотно-модулированных сигналов при высокоточных измерениях
4.1 Введение
4.2 Принцип работы высокоточного автодинного ЧМ измерителя сверхмалых перемещений
4.3 Исходные соотношения для автодинных сигналов и основные принципы работы измерителя
4.4 Особенности проектирования блока цифровой обработки сигналов
4.5 Описание проектирования и работы блока вычислений на базе ПЛИС
4.6 Выводы
Глава 5. Экспериментальные измерения автодинного сигнала и уровня ПАМ в миллиметровом авто дине на диоде Ганна с ЧМ
5.1 Введение
5.2 Принципы функционирования макета установки КВЧ автодинных измерителей
5.3 Результаты измерений основных характеристик автодина
5.4 Измерение автодинного сигнала с учетом параметров модуляции
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2т + е = 0, (2.38)
и откуда определяется коэффициент модуляции заряда
т = -£ (2.39)
Таким образом, с учетом порядков малости решение (2.35) для заряда действительно является порождающим решением для порождающего дифференциального уравнения (2.4) в рамках первого приближения.
Итак, самый главный для нас вывод: выбранное нами приближённое порождающее решение в форме (2.35) соответствует с заданной точностью исходному порождающему уравнению для заряда (2.4). В силу того, что
« порождающее уравнение относится к классу уравнений Хилла, которое в
квадратурах не интегрируется, то точного соответствия в решении быть не
может, поэтому необходимо искать приближенное соответствие, характерное для поставленной задачи. Ясно, что поиск порождающего решения в форме (2.35) уже фактически является неявно неким приближением, связанным с неявным предположением о порядке малости модуляции амплитуды, что отражается в записи (2.35) малым коэффициентом т. Раз так, то все последующие выкладки мы должны проводить с учетом только первого порядка малости, если сама задача не выводит нас во второй порядок: если уравнения с точностью до первого порядка не сведутся к тождествам.
• Подведём некоторый итог, полученный из анализа выражений
(2.33)-(2.39). С самого начала в ходе рассуждений мы пошли на нестрогость, предположив малость е, и четко воспользовались этой малостью, пренебрегая вторым порядком е. Таким образом, с начала анализа порождающего решения (2.35) для порождающего уравнения (2.4) в выкладках предполагалось:
малость £ по сравнению с единицей,
малость частоты модуляции по сравнению с несущей частотой.

С учётом того, что в реальных приложениях £ от 0,1 и меньше, т.е. он не так уж мал, а <Т/<у0- обычно гораздо меньше. Рассматривая реальную ситуацию миллиметрового автодина, для которого частота модуляции обычно