LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фазометричні перетворювачі комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв

Севастопольський державний технічний університет




Вертегел Валерій Вікторович



УДК 621.372.865






ФАЗОМЕТРИЧНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ КОМПЛЕКСНИХ

ПАРАМЕТРІВ АНТЕННО-ФІДЕРНИХ ПРИСТРОЇВ


05.12.07 - Антени та пристрої мікрохвильової техніки





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Севастополь - 2001

На правах рукопису


Робота виконана на кафедрі радіотехніки Севастопольського державного технічного університету


Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Гімпілевіч Юрій Борисович,

Севастопольський державний технічний університет,

доцент кафедри радіотехнікі


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Кулемін Генадій Петрович,

Інститут радіофізики та електроніки НАН України, м. Харків, головний науковий співробітник


кандидат фізико-математичних наук, доцент,

Должиков Володимир Васильович,

Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, професор кафедри основ радіотехніки


Провідна установа: ВАТ Науково-виробниче підприємство “Сатурн"

Міністерства промислової політики України (м. Київ)



Захист дисертації відбудеться “22” березня 2001 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К50.052.03 при Севастопольському державному технічному університеті за адресою: 99053, м. Севастополь, Стрілецька балка, Студмістечко, 4-й учбовий корпус.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Севастопольського державного технічного університету.


Автореферат розіслано “19” лютого 2001 р.



Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради к. т. н., професор Саламатін В. В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. У сучасних радіотехнічних системах широко використовуються активні фазовані антенні решітки (АФАР), цифрові антенні решітки (ЦАР), активні інтегровані антени. При роботі активних антен у широкому динамічному діапазоні параметри нелінійних активних елементів (напівпровідникові НВЧ транзистори, змішувальні, перемикаючі діоди та ін.) змінюються в залежності від рівня потужності НВЧ сигналу. Для забезпечення оптимальних енергетичних характеристик і характеристик випромінювання антен, зменшення коефіцієнту шуму дуже важливим є узгодження хвильових опорів мікрохвильових пристроїв тракту з вхідними та вихідними опорами активних елементів у широкому динамічному діапазоні НВЧ потужності. У зв'язку з цим, при настройці активних антенно-фідерних пристроїв потрібно здійснювати контроль узгодження в заданому динамічному діапазоні.

Для вимірювання параметрів антенно-фідерних пристроїв на малих рівнях потужності застосовуються вимірювальні прилади груп Р1...Р5, а також автоматичні аналізатори мікрохвильових пристроїв, імпульсні рефлектометри та векторні вольтметри зарубіжних фірм. Однак ці прилади не можуть бути використані для настройки модулів АФАР і активних інтегрованих антен у режимі великих сигналів. Крім того, вказані вимірювачі не дозволяють здійс-нювати вбудований контроль вхідних характеристик антен.

Існуючий підхід до побудови вимірювальних перетворювачів, який заснований на аналізу амплітудного розподілу електромагнітного поля в лінії передачі, володіє рядом суттєвих недоліків: обмеженим діапазоном допустимої зміни НВЧ потужності в лінії (20 ... 25 дБ); похибками вимірювань через неквадратичність і неідентичність вольтамперних характеристик детекторних діодів, а також через випадкову зміну потужності НВЧ генератора; значною нестабільністю метрологічних характеристик, що спричиняється випадковими змінами параметрів НВЧ детекторних діодів і коефіцієнтів передачі вимірювальних каналів.

Таким чином, задача розробки високоточних і высокостабільних вимірювальних перетворювачів, метрологічні характеристики яких зберігаються в широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу при впливі широкого класу дестабілізуючих факторів, є актуальною, що має велике наукове і прикладне значення. Створення таких перетворювачів дозволяє: вимірювати параметри активних НВЧ пристроїв на різних рівнях вхідної потужності; здійснювати вбудований контроль вхідних характеристик активних антен при випробуваннях радіотехнічних систем у широкому динамічному діапазоні сигналів; скоротити номенклатуру використаних вимірювальних засобів і розширити їх функціональні можливості.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є продовженням наукової роботи колективу кафедри радіотехніки СевДТУ в галузі розробки антенних і радіовимірювальних мікрохвильових пристроїв. Результати отримані автором дисертації були використані при виконанні держбюджетної роботи “Разработка принципов построения и создания нового класса автоматизированных систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн” (номер государственной регистрации 0193U007232). Планується використання результатів роботи при створенні приладів вбудованого контролю параметрів антенно-фідерних трак-тів космічних апаратів у рамках національної космічної програми України.

Мета і основні задачі дослідження. Метою роботи є розробка принципів побудови фазометричних перетворювачів, що володіють підвищеною точністю і стабільністю в широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу, дослідження їх метрологічних характеристик і створення на їх основі автоматизованої вимірювальної системи з розширеними функціональними можливостями.

Основні задачі дослідження включали наступне:

  • аналіз методів і засобів вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв, визначення шляхів побудови вимірювальних перетворювачів, що забезпечують високу точність і стабільність вимірювань у широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу;

  • аналіз фазового розподілу електромагнітного поля в розузгодженої лінії передачі і отримання аналітичної залежності, що зв'язує особливості цього розподілу з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження;

  • розробку математичних моделей двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;

  • дослідження похибок розузгодження і частотних похибок фазометричних перетворювачів, а також статистичне моделювання результуючих похибок вимірювань;

  • розробку узагальненої математичної моделі багатополюсного перетворювача фазометричного типу;

  • розробку алгоритму обробки вимірювальної інформації, що отримується з багатополюсного перетворювача фазометричного типу;

  • розробку алгоритмів калібрування багатополюсних перетворювачів при різних наборах зразкових мір;

  • дослідження метрологічних характеристик автоматизованого вимірювача, який побудовано но основі багатополюсного перетворювача;

  • виготовлення та експериментальне дослідження характеристик діючих макетів перетворювачів і розроблених на їх основі вимірювачів комплексного коефіцієнта відбиття.

Об’єкт і предмет дослідження. Об’єктом дослідження є фазометричний метод вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв. Предметом дослідження є принципи побудови вимірювальних перетворювачів фазометричного типу, алгоритми обробки вимірювальної інформації, алгорит-ми калібрування перетворювачів і аналіз їх метрологічних характеристик.

Методи дослідження. У роботі використано наступні методи: топологічний метод орієнтованих графів для визначення комплексних амплітуд хвиль на вимірювальних виходах перетворювачів; методи лінійної алгебри для розв’язань систем вимірювальних і калібровочних рівнянь; чисельний метод розв’язання нелінійних рівнянь для визначення параметрів елементів зв’язку; метод Монте-Карло для статистичного моделювання похибок