LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

вимірювань; комп’ютерне моделювання, а також методи експериментального дослідження характеристик розроблених перетворювачів.

Наукова новизна роботи. При виконанні дисертаційної роботи уперше отримано наступні результати:

  • розроблено математичні моделі двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;

  • запропоновано і досліджено фазометричний метод автоматичного вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв;

  • розроблено узагальнену математичну модель фазометричного багатополюсного перетворювача;

  • розроблено алгоритм обробки вимірювальної інформації, що дозволяє визначати параметри досліджуваного пристрою шляхом розв’язання систем лінійних рівнянь у дискретних точках частотного діапазону;

  • розроблено алгоритми калібрування, що дозволяють за результатами вимірювання параметрів зразкових навантажень визначати еквівалентні комплексні параметри багатополюсного перетворювача;

Практичне значення одержаних результатів складається в наступному:

  • розроблено і виготовлено фазометричі перетворювачі і на їх основі ви-мірювачи комплексного коефіцієнта відбиття антенно-фідерних пристроїв;

  • розроблено автоматизовану систему для вимірювання комплексного коефіцієнта відбиття антенно-фідерних пристроїв на основі чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювача, фазометра РФК2-18, генератора ГКЧ-53, персонального комп’ютера і блоку спряження з ЕОМ;

  • розроблено програмне забезпечення цієї системи, що забезпечує діалоговий режим роботи, графічну і цифрову індикацію результатів вимірювань, а також інші сервісні можливості в середовищі Windows;

  • результати дисертаційної роботи впроваджено в Севастопольському державному технічному університеті, Державному випробувальному центрі “Омега” (м. Севастополь).

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповіда-лися і обговорювалися на 6 міжнародних конференціях:

  • 2-й Міжнародної Кримської конференції ''СВЧ техника и супутниковые телекоммуникационные технологии'', м. Севастополь, 1992 р.;

  • 3-й Міжнародної Кримської конференції ''СВЧ техника и супутниковые телекоммуникационные технологии'', м. Севастополь, 1993 р.;

  • Міжнародної науково-технічної конференції ''Електроника-97'', м. Каунас, 1997 р.;

  • 8-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції м. Севастополь, 1998 р.;

  • 9-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції м. Севастополь, 1999 р.;

  • 10-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції м. Севастополь, 2000 р.

Публікації. По матеріалах досліджень опубліковано 14 робіт: 6 наукових статей, 8 матеріалів доповідей.

Структура й об'єм дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів із висновками, загального висновку викладених на 190 сторінках машинописного тексту, списку з 113 використаних джерел на 10 сторінках. Робота містить 67 ілюстрацій на 41 сторінках, 9 таблиць і 4 додатка.

Основні положення, що виносяться на захист:

  • аналітична залежність, що зв'язує значення екстремумів і положення нулів фазового розподілу поля в лінії передачі з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження;

  • математичні моделі двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;

  • результати теоретичного дослідження метрологічних характеристик розроблених перетворювачів;

  • узагальнена математична модель багатополюсного перетворювача фазометричного типу, що являє собою систему нелінійних рівнянь, які пов'язують параметри досліджуваного пристрою, еквівалентні комплексні константи і фазові зсуви між сигналами на виходах багатополюсника;

  • алгоритми калібрування, що дозволяють розв'язати систему нелінійних рівнянь лінійними методами за результатами вимірювань параметрів різних наборів зразкових мір і розрахувати еквівалентні комплексні параметри багатополюсного перетворювача;

  • алгоритм точного розв’язання системи нелінійних рівнянь відносно квадратурних складових комплексного коефіцієнта відбиття досліджуваного пристрою;

  • результати експериментальних досліджень характеристик розроблених перетворювачів і построєних на їх основі вимірювачів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


Увступіобгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і задачі досліджень, визначено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, виділено положення, що виносяться на захист, анотовано зміст дисертаційної роботи.

В першому розділі проаналізовано методи і засоби вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв. Показано, що вхідні опори, параметри розсіювання багатополюсных пристроїв можуть бути визначені за результатами вимірювання комплексного коефіцієнта відбіття (ККВ) в різних точках НВЧ тракту.

Критеріями для порівняльного аналізу методів і засобів вимірювань були: похибки, стабільність метрологічних характеристик вимірювачів; діапазон допустимої зміни потужності НВЧ сигналу; смуга робочих частот; конструктивні особливості; можливість автоматизації процесу вимірювання.

В результаті аналізу встановлено, що існуючі методи і засоби не забезпечують високоточні, високостабільні вимірювання комплексних параметрів у широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналів у мікрохвильових трактах. Показано, що для досягнення поставленої в роботі мети найбільш доцільно будовати прилади на базі наступних методів вимірювання в частотній області: інтерференційного методу; поляризаційного методу; методу каліброваного багатополюсника. Поєднання цих методів з фазометричним способом формування вимірювальних сигналів дозволяє створити вимірювачі, які задовольняють основним вимогам, що пред'являються як до приладів вбудованого контролю, так і до стаціонарних вимірювальних систем.

Проведений аналіз дозволив зробити висновок про те, що в залежності від розв'язуваних задач доцільне застосування як спрощених алгоритмів обробки вимірювальної інформації, які забезпечують вимірювання з прийнятною точністю в реальному масштабі часу, так і складних цифрових алгоритмів, що забезпечують високоточні вимірювання. Однак відомі алгоритми, що засновані на одержуванні інформації з амплітуд сигналів на вимірювальних виходах перетворювачів, не забезпечують високу точність і стабільність вимірювань при зміні потужності сигналу в мікрохвильових трактах у широкому динамічному діапазоні.

Перелічені обставини диктували необхідність розробки нових вимірювальних перетворювачів і алгоритмів на основі аналізу фазового розподілу електромагнітного поля в лінії передачі.

У другому розділі досліджено особливості фазового розподілу електромагнітного поля в регулярної лінії передачі і встановлено аналітичний взаємозв'язок цих особливостей з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження при двох способах формування опорного сигналу.

З метою спрощення аналізу прийнято, що в лінії забезпечено одномодовий режим роботи, а емнісний зонд, за допомогою якого досліджується фазовий розподіл, на даному етапі прийнятий невідбиваючим.

Початкова фаза хвилі, що відгалужується зондом, може бути представлена у вигляді

, (1)

де - фазова константа, що залежить від параметрів НВЧ генератора і зонда; l- координата зонда, що відлічується від плоскості підключення навантаження; - фазова стала лінії; - довжина хвилі в лінії передачі; і - модуль і аргумент комплексного коефіцієнта відбиття навантаження.

Формула (1) містить фазову константу і лінійну складову l, які не залежать від параметрів досліджуваного навантаження. У цьому співвідно-шенні є також нелінійна складова, яка несе інформацію про комплексний коефіцієнт відбиття навантаження і є періодичною функцією координати l,

. (2)

Ця складова надалі називається “фазовим розподілом електромагнітної хвилі в