Огородник Костянтин Володимирович
| Вид материала | Документы |
- Шевченко Олексій Володимирович, 123.8kb.
- Лисенок Олексій Володимирович, 187.16kb.
- Хронологическая таблица, 187.69kb.
- Бондаренко Дмитро Володимирович удк 621. 373. 826 Моделювання динамічних процесів, 203.61kb.
- Медіа Дім "рава", 21.67kb.
- Медіа Дім "рава", 14.32kb.
- Створення високоефективних систем електрозабезпечення космічних апаратів нового покоління, 432.58kb.
- Скварко Костянтин Олександрович, 51.19kb.
- Позивач: Орлов Сергій Володимирович, який проживає за адресою: вул. Бабушкина, буд., 28.52kb.
- Родіна Віктор Володимирович, 17.28kb.
Огородник Костянтин Володимирович. Методи і засоби вимірювання імітансних та хвилевих параметрів потенційно- нестійких чотириполюсників: дис. канд. техн. наук: 05.11.08 / Вінницький національний технічний ун-т. — Вінниця, 2006. — 232 арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 149-163.
Анотація до роботи
Актуальність теми. Автоматизація процесів виробництва, ускладнення і розширення фронту наукових експериментів тягне за собою необхідність розробки принципово нових методів та засобів вимірювання параметрів електронних приладів на базі нових алгоритмів і обчислювальної техніки.
Якість проектування сучасної радіоелектронної апаратури в основному визначається похибкою визначення параметрів компонентів та пристроїв, що входять до її складу. Вдосконалення елементної бази призвело до явища потенційної нестійкості ряду компонентів та пристроїв у певному діапазоні частот та значень навантажень. Це призводить до неконтрольованого самозбудження вимірювальних установок в процесі вимірювань і, як наслідок, до росту похибки вимірювання параметрів. У зв’язку з цим актуальною є задача розробки таких методів та засобів вимірювань, які б у процесі вимірювань забезпечували стійкість вимірювальної установки, навіть у випадках, коли самі компоненти та пристрої є потенційно-нестійкими. Питання, пов’язані з даним науковим напрямом досліджень, розглядались у роботах Ляпунова А. М., Куликовського А. А., Лосєва О. В., Філинюка М. А., Шварца Н. З. та ін.
На теперішній час при проектуванні радіоелектронної апаратури широке застосування отримало використання імітансних та хвилевих параметрів чотириполюсників. Перші, як правило, використовуються у діапазоні низьких та високих частот, а другі – у діапазоні надвисоких частот. Недоліком стандартних методів вимірювання перших та других параметрів є те, що вони вимірюються при фіксованих імітансах навантаження та генератора, при яких потенційно-нестійкий чотириполюсник може зайти в область нестійкості, що призводить до неточних вимірів.
Сучасні наукові досягнення в області радіоелектроніки призвели до появи великої кількості компонентів, які призначені для роботи у діапазоні надвисоких частот. Більшість чотириполюсників у цьому діапазоні є потенційно-нестійкими. Існуючі методи та побудована на їх основі вимірювальна апаратура або взагалі не пристосована до вимірювання параметрів таких чотириполюсників, або потребує вдосконалення з метою розширення функціональних можливостей і поліпшення метрологічних характеристик. Тому нині актуальним є розробка нових методів і засобів вимірювання імітансних та хвилевих параметрів потенційно-нестійких чотириполюсників (ПНЧ), які забезпечать підвищення точності та зменшення трудомісткості вимірювань.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася на кафедрі проектування комп’ютерної і телекомунікаційної апаратури Вінницького національного технічного університету у відповідності з планом наукових досліджень ВНТУ і Міністерства освіти науки і науки України у рамках державних бюджетних тем: 50-Д-259 "Дослідження фізико-технічних процесів в багато електродних потенційно-нестійких структурах і розробка методів і засобів моделювання енергетичних ефективних інформаційних пристроїв на базі принципів динамічної негатроніки" (№ 0102U002259), 50-Д-272 “Аналіз і синтез RLC-негатронів на базі напівпровідникових структур і створення на їх основі високоефективних інформаційних пристроїв” (№ 0105U002414), в яких автор брав безпосередню участь як науковий співробітник, і відповідає пріоритетному напрямку розвитку науки і техніки в Україні” – "Електроніка і радіотехніка".
Мета і задачі дослідженя. Метою роботи є підвищення точності та зменшення трудомісткості вимірювання імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ.
Для досягнення поставленої мети необхідно розв’язати такі задачі:
1. Розробка нових методів і засобів вимірювання імітансних параметрів ПНЧ.
2. Розробка нового методу і засобу вимірювання хвилевих параметрів ПНЧ.
3. Розробка нового методу і засобу вимірювання інваріантного коефіцієнта стійкості ПНЧ.
4. Проведення порівняльної метрологічної оцінки розроблених методів.
5. Розробка комп’ютерної програми для визначення імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ за розробленими методами.
6. Експериментальна перевірка розроблених методів на базі реальних ПНЧ.
Об'єктом дослідження є процес вимірювання імітансних та хвилевих параметрів потенційно-нестійких лінійних чотириполюсників.
Предметом дослідження є радіочастотні методи і засоби вимірювання імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ зі зменшеною приведеною середньоквадратичною похибкою.
Методи дослідження. У дисертації використано методи теорії комплексної змінної, методи теорії аналізу електронних схем, матричні методи, теорії похибок, а також методи фізичного і комп’ютерного моделювання.
Наукова новизна одержаних результатів. У дисертаційній роботі отримано такі наукові результати:
1. Вдосконалено метод “плаваючих навантажень”, який відрізняється тим, що в ньому усунено необхідність реалізації чисто реактивних імітансів навантаження, а вимірювання імітансних параметрів чотириполюсника зводиться до вимірювання модуля та фази коефіцієнта відбиття, що дозволило відмовитися від опосередкованих вимірювань імітансів і, як наслідок, підвищити точність визначення нестандартної системи імітансних параметрів чотириполюсника.
2. Вперше розроблено метод вимірювання нестандартної системи імітансних параметрів чотириполюсника, який відрізняється тим, що для його реалізації достатньо провести вимірювання двох значень вхідного імітансу чотириполюсника, одного значення вихідного імітансу та значення максимально-досяжного коефіцієнта підсилення чотириполюсника, що дозволило знизити трудомісткість, у порівнянні з методом “плаваючих” навантажень, на 50 % та підвищити точність вимірювань.
3. Вперше розроблено метод визначення інваріантного коефіцієнта стійкості чотириполюсника, який, у порівнянні з існуючими, має підвищену точність визначення інваріантного коефіцієнту стійкості чотириполюсника, яка досягається шляхом використання методу вимірювання імітансних параметрів чотириполюсника, що не потребує забезпечення режимів двостороннього узгодження, короткого замкнення чи холостого ходу.
4. Вперше розроблено метод вимірювання нестандартної системи хвилевих параметрів чотириполюсника, який відрізняється тим, що для його реалізації достатньо провести вимірювання двох значень коефіцієнта відбиття від входу чотириполюсника, одного значення коефіцієнта відбиття від виходу чотириполюсника та значення максимально-досяжного коефіцієнта підсилення чотириполюсника, що дозволило знизити трудомісткість та підвищити точність вимірювань за рахунок уникнення використання режимів двостороннього узгодження чотириполюсника.
5. Вперше отримано математичні моделі для визначення значень імітансу навантаження Wн на межі стійкості чотириполюсника, що дозволяє визначити діапазон навантажень, при яких чотириполюсник є стійким, та умови, при яких необхідно проводити вимірювання та розрахунки для того, щоб запобігти невірним результатам.
Практичне значення одержаних результатів:
1. Розроблено експериментальні зразки вимірювальних установок для радіочастотних вимірювань імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ.
2. Проведено аналіз методичних похибок розроблених у дисертації методів вимірювання нестандартних систем імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ, який показав, що похибка вимірювання імітансних параметрів не перевищує 10 %, а похибка вимірювання хвилевих параметрів не перевищує 20 %, що нижче, у порівнянні з існуючими методами, і це підтверджує практичну придатність використання запропонованих методів.
3. Розроблено алгоритм відображення діаграми Вольперта-Смітта на комплексну площину з використанням розробленого у дисертаційній роботі методу вимірювання нестандартної системи імітансних параметрів чотириполюсника, що дозволяє швидко отримувати інформацію про критичні точки стійкості ПНЧ, про максимальні та мінімальні можливі значення імітансів ПНЧ, про відповідність вхідних (вихідних) імітансів чотириполюсника імітансам навантаження тощо, а також побудувати вимірювач параметрів активного чотириполюсника для діапазону НВЧ на основі розробленого методу.
4. Розроблено комп’ютерну програму для розрахунку імітансних та хвилевих параметрів ПНЧ, яка реалізує розроблені у дисертації методи вимірювання і може бути використана при подальшому проектуванні радіовимірювальних приладів.
Результати досліджень впроваджені і використовуються у НДІ "Гелій" (м. Вінниця), ВАТ "Укртелеком" (м. Хмельницький), ПО “Промавтоматика” (м. Баку, Азербайджан), а також у навчальному процесі Вінницького національного технічного університету на кафедрі проектування комп’ютерної і телекомунікаційної апаратури. Впровадження підтверджуються відповідними актами.
Особистий внесок здобувача. Всі результати, що складають основний зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. У публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачеві належать: модернізований метод “плаваючого навантаження” для визначення імітансних параметрів лінійних чотириполюсників [1]; аналіз методів вимірювання інваріантного коефіцієнту стійкості чотириполюсника [2]; метод вимірювання нестандартної системи імітансних параметрів чотириполюсника [3]; спосіб вимірювання імітансних параметрів чотириполюсника [4]; оцінка методичних похибок вимірювання W-параметрів чотириполюсника [5]; спосіб вимірювання S-параметрів чотириполюсника [6]; аналіз методів вимірювання імітансних та хвилевих параметрів активних чотириполюсників [7]; оцінка методичних похибок вимірювання S-параметрів чотириполюсника [8]; алгоритм вимірювання параметрів оптонегатронів [9]; алгоритм визначення параметрів активного чотириполюсника [10]; спосіб вимірювання нестандартних систем Z- та S-параметрів НВЧ чотириполюсників [11]; спосіб вимірювання інваріантного коефіцієнта стійкості чотириполюсника [12]; алгоритм та математична база способу вимірювання нестандартної системи імітансних параметрів чотириполюсника [13]; алгоритм та математична база способу вимірювання нестандартної системи S-параметрів в чотириполюсника [14]; алгоритм поміщення діаграми Вольперта-Смітта на комплексну площину вхідних імітансів [15]; алгоритм способу вимірювання інваріантного коефіцієнта стійкості чотириполюсника [16].
Апробація результатів дисертації. Основні положення і наукові результати дисертаційної роботи обговорювалися на Міжнародних науково-технічних конференціях: “Мікроелектронні перетворювачі та прилади на їх основі” (Баку-Сумгаїт, 2004, 2005 рр.); “Контроль і управління в складних системах” (м. Вінниця, 2005 р.); “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах” (м. Хмельницький, 2005 р.); “Современные информационные и электронные технологии” (м. Одеса, 2005, 2006 рр.); "Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування" (м. Вінниця, 2005); “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (м. Севастополь, 2005, 2006 рр.); “PHOTONICS-ODS 2005” (м. Вінниця, 2005); щорічних конференціях професорсько-викладацького складу, співробітників і студентів ВНТУ (2002-2006 рр.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 26 друкованих праць, з яких 11 статей – у фахових журналах з переліку наукових видань, затверджених ВАК України, 11 публікацій у збірниках наукових праць міжнародних науково-технічних конференцій, 4 патенти України.