Современная электроника №3/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 51 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2019 (технических характеристик) прово- дилось с использованием поверенно- го контрольно-измерительного обору- дования. Методика эксперимента была нацелена на определение минимально возможного и максимально допустимо- го уровней входных воздействий, при которых обеспечивалась бы линейная работа приёмного устройства. Для это- го проведены измерения амплитудной характеристики (АХ), т.е. зависимости выходной мощности от входной мощ- ности приёмника. На основании полу- ченных данных рассчитана матрица, определяющая зависимость коэффици- ента усиления (КУ) приёмного канала от входной мощности. После интер- поляции данных построены графики зависимости АХ и КУ от входной мощ- ности. По графику амплитудной характе- ристики (см. рис. 7) линейный участок соответствует области слабой нелиней- ности, определяемой «сверху» точкой однодецибельной компрессии (в англо- язычной литературе – точкой пересе- чения IP1). Ограничений «cнизу», вли- яющих на линейность АХ «полупрово- дникового» приёмника не существует. Однако есть минимальный уровень входного сигнала, при котором ампли- туда полезного сигнала на выходе при- ёмного устройства должна превышать уровень шумов квантования аналого- цифрового преобразователя хотя бы на 1 дБ, чтобы принятую смесь сигнал- помеха можно было обнаружить, рас- познать и идентифицировать. Для более точного определения диа- пазона входных и выходных ампли- туд, соответствующих линейному участку, построим графики зависи- мости коэффициента усиления от мощности на входе приёмника до и после оптимизации приёмного тракта (см. рис. 8). В первом случае, когда при- ёмная система не настроена, при вход- ных уровнях от − 120 до − 40 дБм коэф- фициент усиления неизменен (крас- ный график на рисунке 8), т.е. это и есть абсолютно линейный участок. В диапазоне входных воздействий от − 40 до − 29 дБм коэффициент усиле- ния приёмника уменьшился на 1 дБ, что говорит о наличии слабой нели- нейности, обусловленной суммарной компрессией активных элементов приёмного тракта. Таким образом, до проведения структурно-параметриче- ской оптимизации приёмного устрой- ства диапазон входных мощностей от − 120 до − 29 дБм можно рассматривать как область несущественной нелиней- ности. Оценка динамического диапазо- на, выполненная графическим спосо- бом, составляет − 29 − ( − 120)=89 дБ, что недостаточно для гарантированной работы многолучевого радиолокатора. В ходе оптимизации коэффициент усиления был снижен с 45 до 30 дБ за счёт перераспределения коэффи- циентов усиления отдельных узлов, а область несущественной нелинейности стала более протяжённой. В результате оптимизации приёмного тракта дина- мический диапазон по компрессии 1 дБ увеличился на 6 дБ и составил 95 дБ, что соответствует требованиям ТЗ с запасом, перекрывающим погреш- ность, связанную с разбросом параме- тров радиоэлементов и неидеально- стью настройки приёмных каналов. Результаты проведённого экспери- ментального исследования подтверди- ли правильность заявленных гипотез, научных предпосылок и адекватность математической модели. Авторы счита- ют, что в данной работе новыми явля- ются следующие положения и резуль- таты: ● разработана методология структур- но-параметрического синтеза мно- Рис. 7. Амплитудная характеристика приёмника Рис. 8. Коэффициент усиления приёмника гоканального приёмного устрой- ства, которая является частью мето- дологии синтеза новых решений [3]; ● разработан алгоритм оптимизации приёмника по динамическому диа- пазону и коэффициенту шума; ● получена детализированная функ- циональная схема приёмного кана- ла как общее решение задачи синтеза. Процесс разработки многоканаль- ного приёмного устройства для мно- голучевого радиолокатора S-диапазона осуществлялся с использованием пер- спективной методологии на основе морфологического и компьютерно- го методов синтеза. В работе исполь- зованы законы функционирования и развития систем вместе с экспертны- ми и вычислительными поисковыми системами синтеза новых решений. В результате получен опытный обра- зец законченного продукта с отличны- ми техническими характеристиками, сравнимыми с мировым уровнем разра- боток, готовый к применению в реаль- ной аппаратуре гражданского и специ- ального назначения. Л ИТЕРАТУРА 1. Лавров А.А., Антонов И.К., Ненашев А.С., Чернов С.А. Многолучевые радиолока- торы в составе охранных комплексов. Антитеррор. / под ред. И.К. Антонова. – М.: Радиотехника, 2017. – 216 с. 2. Ботов В.А., Вишняков Д.Ю., Казаков Л.Н., Селянская Е.А. Методика расчёта высоко- частотных трактов приёмо-передающих устройств на основе специализирован- ной программы ADIsimRF. – Ярославль: ЯрГУ, 2016. – 56 с. 3. Воинов Б.С., Бугров В.Н., Воинов Б.Б. Информационные технологии и систе- мы: поиск оптимальных, оригинальных и рациональных решений. В 2 томах. Том I. Методология синтеза новых реше- ний. – М.: Наука, 2007. Мощность на входе, дБм Мощность на выходе, дБм 20 0 –20 –40 –60 –80 –100 –120–100 –80 –60 –40 –26 –24 до оптимизации после оптимизации –22 –20 –18 –16 –14 –12 Мощность на входе, дБм Мощность на выходе, дБм –120 –100 –80 –60 –40 –26 –24 –22 –20 –18 –16 –14 –12 50 40 30 20 10 0 до оптимизации после оптимизации