Міністерство освіти І науки України Національний університет “Львівська політехніка”

Вид материала

Автореферат

Содержание Бондарєв A.П. Теоретичні засади та методи забезпечення завадостійкості пристроїв фазової синхронізації на етапі проектування. Бондарев А.П. Теоретические основы и методы обеспечения помехо­устой­чивости устройств фазовой синхронизации на этапе проектиров

Подобный материал:

• Міністерство Освіти І Науки України Національний університет “Львівська політехніка”, 2021.84kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 1080.17kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 1068.44kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 1259.1kb.
• Національний університет «львівська політехніка» алзаб аєд хамдан, 385.08kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 1563.62kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 208.38kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет «львівська політехніка», 723.06kb.
• Міністерство освіти І науки України Національний університет "Львівська політехніка", 526.12kb.
• Міністерство освіти І науки України Національний університет "Львівська політехніка", 305.54kb.

АНОТАЦІЯ

Бондарєв A.П. Теоретичні засади та методи забезпечення завадостійкості пристроїв фазової синхронізації на етапі проектування. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.13 – радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій.
  Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2008.


Дисертаційна робота присвячена дослідженню впливу завад на процеси синхро­ні­зації у пристроях фазового автопідстроювання частоти різноманітного призначення, створенню математичних моделей процесу синхронізації за наявності випадкових і де­термінованих збурень та розробці із застосуванням цих моделей ефективних мето­дів підвищення завадостійкості пристроїв синхронізації.

Розвинуто теорію випадкових процесів у динамічних системах у напрямку вияв­лен­ня стохастичних біфуркацій. Виявлені та означені якісні особливості статис­тич­ної динаміки пристроїв синхронізації, визначені граничні значення параметрів при­строю і завад, за яких зберігається працездатність пристрою.

Здійснений параметричний синтез класичного пристрою автопідстроювання час­тоти за критерієм максимального допуску на відхилення параметрів сигналу і завад від апріорно заданих. Виграш за завадостійкістю та діапазоном стеження становить від декількох відсотків до декількох разів.

Показано, що використання запропонованого модифікованого пристрою фазової синхро­ні­зації підвищує завадостійкість приймання радіосигналів зі збереженням динамічних властивостей. На прикладах типо­вих задач радіолокації, супутникової навігації та детектування сигналів з куто­вою мо­дуляцією здійснений вибір параметрів модифікованого пристрою, який забезпечує зни­ження шумового порогу на 8-10 децибел з одночасним розширенням смуги схоплення.

Ключові слова: синхронізація, завадостійкість, випадковий процес, біфуркація, фазове автопідстроювання частоти, нелінійні методи.

АННОТАЦИЯ

Бондарев А.П. Теоретические основы и методы обеспечения помехо­устой­чивости устройств фазовой синхронизации на этапе проектирования. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.12.13 – радиотехнические устройства и средства телеком­муникаций. – Национальный университет «Львовская политехника», Львов, 2008.


Диссертационная работа посвящена теоретическому обоснованию и новому реше­нию научно-прикладной проблемы, которая заключается в разработке теории и моде­лей анализа помехоустойчивости устройств фазовой синхронизации, предназначенных для использования в приемниках радиосигналов, разработке новых методов пара­мет­ри­ческой оптимизации таких устройств с учетом одновременного воздействия слу­чай­ных и детерминированных возмущений, разработке методов повышения помехо­устой­чивости с сохранением динамических свойств устройств синхронизации.

Развита теория статистического представления случайных процессов в стохастичес­ких динамических системах. Впервые предложено описывать статистическую дина­ми­ку таких систем поведением сечения распределения вероятности на фазовом портрете невозмущенной системы. Обоснован выбор сечения на уровне 1/е², который назван "ха­рактерным сечением", как наиболее информативного. Теория случайных процессов в динамических системах развита в направлении выявления стохастических бифурка­ций. Предложены определения выявленных качественных особенностей статистичес­кой динамики устройств синхронизации, определены предельные значения параметров устройства и помех, при которых сохраняется работоспособность устройства.

Осуществлен параметрический синтез классического устройства автоподстройки час­тоты, предназначенного для приема ЧМ сигнала на фоне шума, по критерию мак­си­мального допуска на отклонения параметров сигнала и помех от априорно заданных. Вы­игрыш по помехоустойчивости и диапазону слежения составляет от нескольких про­центов до нескольких раз.

Обоснована и описана структура модифицированного устройства ФАПЧ, которая позволяет повысить помехоустойчивость с сохранением динамических свойств. В слу­чае действия только случайной помехи показана возможность повышения предельной помехоустойчивости до 2,5-5 раз и расширения диапазона слежения на 25%-200%, по­казано, что выигрыш отношения сигнал-шум по мощности составляет 14-18 дБ для без­фильтровой ФАПЧ и 4-10 дБ для ФАПЧ с интегрирующим фильтром. Определена область пространства параметров устройства, в пределах которой устройство является глобально устойчивым.

На примерах типичных задач радиолокации, радиосвязи и радионавигации показана возможность повышения помехоустойчивости устройств фазовой синхронизации приемников радиосигналов без увеличения энергетических параметров сигнала.

Для радиолокационной задачи показано, что параметрический синтез разработаным методом дает выигрыш до 5% по помехоустойчивости и до 40% по диапазону слеже­ния. Рассчитаны параметры модифицированной ФАПЧ, которые позволяют увеличить помехоустойчивость более чем в 3 раза, а диапазон слежения и полосу захвата от 2 до 6 раз.

Для задачи проектирования синхронного фазового детектора ЧМ сигнала показана возможность технической реализации приема сигналов с глубокой угловой модуля­ци­ей (с индексами до 18 рад). Определены параметры и структура устройства, которые по­зволяют снизить на 10 дБ шумовой порог (при индексе модуляции 3,3 рад) или уве­ли­чить на 8 дБ отношение сигнал-шум выходного сигнала без увеличения отношения сиг­нал-шум на входе (при индексе модуляции 6,28 рад). Показано, что последующее увеличение индекса модуляции (до 12-18 рад) увеличивает отношение сигнал-шум на выходе на 1-2 дБ и является нецелесообразным.

Для радионавигационной задачи на примере выбора параметров схемы слежения за несущей приемника спутникового навигационного сигнала системы GPS показана воз­можность увеличения помехоустойчивости на 2 дБ путем нелинейного пара­метри­чес­кого синтеза и на 8-12 дБ применением модифицированного устройства ФАПЧ. Уве­ли­чение помехоустойчивости осуществлено в режиме фазовой синхронизации с сохра­нением возможности демодуляции битовых посылок, в отличие от существующих ус­тройств, которые при уменьшении уровня сигнала переходят в некогерентный режим частотной автоподстройки. Полоса захвата предлагаемого устройства в 4,8 раз больше, а время захвата в 30..100 раз меньше, чем у существующих аналогов.

Ключевые слова: синхронизация, помехоустойчивость, случайный процесс, бифур­ка­ция, фазовая автоподстройка частоты, нелинейные методы.


SUMMARY

Bondarev A.P. Theoretical basis and methods of a phase locked devices
noise stability providing on a design stage. – Manuscript.

Thesis on competition for scientific degree of the Doctor of technical sciences by specialty 05.12.13 – Radio Technical Devices and Means of Telecommunication.
– National University “L’viv Polytechnic”, Lviv, 2008.

Thesis is devoted to investigations of influencing of disturbations on the synchroni­za­ti­on processes in the various applications of phase locked loop devices, to creation of ma­the­matical models of synchronization process at presence of stochastic and determined disturbations and development with application of these models of effective methods of sync devises noise stability rising.

The theory of stochastic processes in dynamic systems in a direction of detection of sto­chas­tic bifurcations is advanced. The qualitative singularities of synchronizing devices sta­tistical dynamic are detected and are defined, the limiting parameters values of devices and disturbations are determined, at which one the service capability of the device is kept.

The parametrical synthesis of the classic phase locked loop device by criterion of maxi­mum tolerance on a signal and disturbations parameters deflection from is a priori given is realized. The profit on noise stability and watching range makes from several percents up to several times.

It is shown, that the offered modified phase locked device rise noise stability with sa­ving of dynamic properties. On the examples of the representative tasks of a radiolocation, satelli­te navigating and detection of signals with an angle modulation the choice of para­me­ters values of the modified device is realized, which one allow to reduce a noise thre­shold on 8-10 decibels with simultaneous expansion of a pull-in band.

Keywords: synchronization, noise stability, stochastic process, bifurcation, phase locked loop, nonlinear methods.