Эффективность адаптивных антенных решеток декаметрового диапазона с высокодобротными преселекторами из высокотемпературных сверхпроводников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Ганицев, Алексей Юрьевич

• Ганицев, Алексей Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ганицев, Алексей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ.

1.1 АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ПОМЕХ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ.

1.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОМЕХ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ.

1.3 АНАЛИЗ ЗАВИВСИМОСТИ УРОВНЯ ПРИНИМАЕМЫХ ШУМОВ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН.

1.4 ВАРИАНТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ. v/.v;.i ; . . I'1.

2 ЭФФЕКТИВНОСТЬ АДАПТИВНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ПРИ НАЛИЧИИ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ВО ВХОДНЫХ УСИЛИТЕЛЬНО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ.

2.1 МОДЕЛЬ УСИЛИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ТРАКТА ААР

2.1.1 МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО МНОГОПОЛЮСНИКА ДЛЯ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ В УСЛИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ ААР.

2.1.2 УСЛОВИЯ КОРРЕКТНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ЭКВИВАЛЕНТНОГО МНОГОПОЛЮСНИКА.

2.1.3 ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ В ААР.

2.2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ В ТПОС НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ААР.

2.2.1 ЭФФЕКТ БЛОКИРОВАНИЯ В ААР.

2.2.2 ЭФФЕКТ ИНТЕРМОДУЛЯЦИИ ВНЕПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В ААР.

2.2.3 ИЗМЕНЕНИЕ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ААР В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ ВСЛЕДСТВИИ ИНТЕРМОДУЛЯЦИИ.

2.2.4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМ ААР ПО ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ.

2.2.5 ОБЩИЙ ВИД КОРРЕЛЯЦИОННОЙ МАТРИЦЫ ПОМЕХ ПРИ НАЛИЧИИ ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ ИСКАЖЕНИЙ.

3 АДАПТИВНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА ДЕКАМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С ВЫСОКОДОБРОТНЫМ ПРЕСЕЛЕКТОРОМ.

3.1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРАТОРНОЙ АР.

3.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ААР С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АР.

3.3. ВЛИЯНИЕ УЧЕТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ НА ТОЧНОСТЬ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ААР.

3.4 ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНОСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

3.5.РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ААР В УСЛОВИЯХ ЗАДАННОЙ ПОМЕХОВОЙ ОБСТАНОВКИ.

3.5.1 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОДОБРОТНОГО ПРЕСЕЛЕКТОРА В ААР И РПУ С НЕАДАПТИВНЫМИ АНТЕННАМИ.

3.5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ПОЛОСЕ ПРОПУСКАНИЯ ВЫСОКОДОБРОТНЫХ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

4 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ВЫСОКОДОБРОТНОГО ПРЕСЕЛЕКТОРА НА ОСНОВЕ ВТСП МАТЕРИАЛОВ.

4.1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ПАРАМЕТРАМ ВЫСОКОДОБРОТНОГО ПРЕСЕЛЕКТОРА.

4.2 ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

4.3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА НА ОСНОВЕ ВТСП ТОЛСТЫХ ПЛЕНОК.

4.3.2 ПОВЕРХНОСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВТСП ТОЛСТЫХ ПЛЕНОК.

4.3.3 КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЫСОКОДОБРОТНЫХ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ ИЗ ВТСП С МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ НА ОСНОВЕ ВТСП ТОЛСТЫХ ПЛЕНОК.

4.3.4. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЫСОКОДОБРОТНЫХ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ ИЗ ВТСП С МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ НА ОСНОВЕ ВТСП ТОНКИХ ПЛЕНОК.

4.4 СОГЛАСОВАНИЕ ВЫСОКОДОБРОТНОГО ПРЕСЕЛЕКТОРА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ В РАДИОТРАКТ

4.5 ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО ПРЕСЕЛЕКТОРА.

4 . 6 РЕЗУЛЬТАТЫ МАКЕТИРОВАНИЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность адаптивных антенных решеток декаметрового диапазона с высокодобротными преселекторами из высокотемпературных сверхпроводников»

Диссертация посвящена анализу эффективности применения высокодобротных преселекторов, выполненных на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Использование высокодобротных преселекторов направлено на улучшение характеристик адаптивных антенных решеток (ААР) за счет уменьшения влияния на эффективность приема нелинейных искажений, возникающих в тракте предварительной обработки сигала (ТПОС). В диссертации определены требования к высокодобротным преселекторам и приводится анализ возможности их реализации.

Актуэльность темы В связи с постоянным увеличением загрузки радиочастотного диапазона все более актуальными являются вопросы обеспечения помехозащищенности радиосистем. Одним из наиболее сложных в отношении помеховой обстановки является декаметровый диапазон. Так, уже к началу 80-х годов на участке 5. 5,1 МГц на полосу 1кГц приходилось 35 передатчиков [1].

Одним из способов улучшения характеристик приема является применение направленных антенн. В декаметровом диапазоне используются различные виды направленных антенн. Наибольшее распространение получили проволочные ромбические антенны, антенны бегущей волны и антенные решетки (АР) [2,3]. Размеры, число элементов , а, следовательно, и направленность АР в декаметровом диапазоне ограничены. В этих условиях более эффективным является не увеличение направленности АР, а использование пространственной адаптации при помощи ААР.

Вместе с тем характерной особенностью декаметрового диапазона является большой динамический диапазон помех, достигающий 100.120дБ. В таких условиях требования к характеристикам радиоприемной аппаратуры становятся очень жесткими. В современных радиоприемных системах используются различные оригинальные схемотехнические и системные решения [41], благодаря этому удается достичь достаточно широкого динамического диапазона до 120дБ по таким видам нелинейных эффектов, как блокирование. В то же время динамический диапазон по интермодуляции 3-го порядка для современных радиоприемников составляет 7 0 - 90дБ. Наличие в полосе сигнала интермодуляционных комбинаций от мощных помех приводит к существенному ограничению возможности приема малых сигналов.

Анализу нелинейных эффектов в усилительнопреобразовательных цепях РПУ декаметрового диапазона посвящено много работ [35,40,41,42]. Предлагаемые методы позволяют анализировать нелинейные эффекты, такие как интермодуляция, блокирование и другие в РПУ с неадаптивными антеннами. В последнее время усилился интерес к нелинейным эффектам, происходящим в антенных устройствах[39]. Основное внимание в данном случае уделяется эффектам, возникающим в нелинейных элементах антенны или связанным с деградацией материалов и сочленений антенны. С другой стороны, классическая теория адаптации [4,43] строится на предположении о линейности элементов и преобразований ААР. В открытой печати практически не затронуты вопросы, связанные с нелинейными эффектами в ААР. В данной работе делается попытка анализа нелинейных эффектов, таких как интермодуляция и блокирование, в ААР декаметрового диапазона.

Предлагаемая методика разработана на основе синтеза метода эквивалентного многополюсника [40] для анализа нелинейных эффектов в узкополосных усилительнопреобразовательных цепях и анализа ААР в установившемся режиме на основе классической теории[43].

Проведенный анализ показал, что при использовании ААР адаптация ведется не только по истинным (реально существующим в эфире) помехам, но еще и по интермодуляционным помехам. Пространственная адаптация в этом случае осуществляется в значительной степени по интермодуляционным помехам, что естественно приводит к уменьшению приема сигнальной составляющей, а следовательно, к снижению эффективности пространственной адаптации [5,6,7,8] .

Эффективным способом снижения уровня интермодуляционных помех явялется совместное использование пространственной адаптации и высокочастотной фильтрации для улучшения избирательности по интермодуляции в РПУ декаметрового диапазона.

Одним из перспективных направлений снижения уровня интермодуляционных помех является использование высокодобротных управляемых преселекторов. В связных радиосистемах декаметрового диапазона используются узкополосные сигналы. Для реализации фильтра с полосой порядка сотен герц на частотах декаметрового диапазона такой фильтр должен обладать добротностью 105-10б.

Реализация перестраиваемых фильтров с такой добротностью возможна лишь на основе сверхпроводниковых материалов. В связи с открытием в 1987 году явления высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) резко возрос интерес к вопросам практического применения криогенной техники во многих приемных радиотехнических системах (РТС), в том числе и к возможности реализации преселекторов на основе ВТСП материалов. Устанавливаемые непосредственно на выходе антенны (на входе приемника), подобные преселекторы позволяют значительно увеличить входное отношение сигнал/помеха на входе приемного устройства и во многих случаях являются практически единственным возможным способом дальнейшего повышения эффективности радиосистем. Подобные случаи возникают, как правило в приемных системах, когда уровень непреднамеренных внешних помех высок и может на порядки превышать уровень принимаемого сигнала, а также в приемных системах декаметрового и более высокочастотных диапазонах вплоть до СВЧ, когда имеются мощные, специально создаваемые помехи, на порядки превышающие полезный сигнал.

Использование на входе приемника высокодобротного управляемого преселектора позволяет избавиться от интермодуляционной помехи, ослабляя сосредоточенную помеху на 50-60дБ [1] и на порядки снизить вероятность поражения сигнальной составляющей, случайно распределенной по частоте помехой.

Разработка высокодобротных преселекторов на основе низкотемпературных сверхпроводников активно велась в конце шестидесятых - начале семидесятых годов. По данным, полученным из публикаций в открытой печати можно выделить следующие решения.

Сверхпроводящий резонансный колебательный контур с сосредоточенными параметрами из ниобия и свинца на частоте 10МГц позволяет обеспечить добротность порядка 106 [9, 10,11] . В ряде работ рассмотрены вопросы практического применения сверхпроводниковых резонансных фильтров с сосредоточенными параметрами в качестве преселекторов в декаметровом диапазоне [12, 13]. Проведенные исследования показали высокую эффективность сверхпроводникового преселектора при приеме узкополосных сигналов низкого уровня. Преселектор позволил существенно повысить избирательность системы к интермодуляционным помехам. Так для случая, когда ближайшая из двух помех отличалась по частоте на 27кГц, подавление преселектором, образованной ими интермодуляционной помехи составило 38дБ [12] .

Применение жидкого гелия требует использования дорогостоящей криогенной техники и значительно ограничивает практическое применение систем на основе сверхпроводников. Изобретение высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), позволяющих использовать в качестве хладагента жидкий азот (77°К) , значительно расширило возможности использования сверхпроводимости в технических системах. В то же время, ВТСП имеет худшие, по сравнению с обычными сверхпроводниками, характеристики, а это, в свою очередь, затрудняет создание резонансных систем со столь высокой добротностью.

В последние годы за рубежом усилился интерес к разработке охлаждаемых высокодобротных преселекторов из ВТСП [14, 15, 16] . Как показал анализ доступной информации по данному вопросу, ведущие зарубежные фирмы в США, такие как Northrop Grumman Corporation, Westinghouse, Comdev, Dupont, Wright Labs, Superconductor Technologies Inc., Conuctus Inc., Illinis Supercnductor Corporation интенсивно проводят работы по разработке охлаждаемых высокодобротных преселекторов из ВТСП для приемных РТС различного функционального назначения. Фирмы Conductus, Westinghouse сообщают о применении ВТСП преселекторов в СВЧ радиолокационных системах. Компании STI, Wright Labs представляют сверхпроводниковые преселекторы, предназначенные для приемников радиоастрономии. Фирмой Illinis Supercnductor Corporation предлагается применение сверхпроводникового приемного фильтра с добротностью более 40000 для сотовых радиотелефонных систем в стандартах AMPS, NAMPS и DAMPS (используемых в США ), работающих в диапазоне 82 4-835 и 84 5-846.5 МГц. Также сверхпроводниковый преселектор предлагается для использования в более высокочастотном американском стандарте сотовой связи PCS1800 (Superconductor Technologies Inc., Conuctus Inc) . Сообщается о перспективности использования криогенных радиоэлектронных систем в системах радиолокации и РЭП (Northrop Grumman Corporation).

Не так давно появились первые публикации, в которых сообщается о проектировании неперестраиваемого фильтра в декаметровом диапазоне [17,18,19] с добротностью порядка 30000. Полученные результаты указывают на перспективность работ по созданию фильтров с высокой добротностью на основе ВТСП материалов. В то же время, как указывалось выше, большая сложность реализации высоких значений добротности при использовании ВТСП материалов обуславливает необходимость формулировки оптимальных требований к полосе пропускания преселектора исходя из реальных условий помеховой обстановки и характеристик нелинейности усилительно-преобразовательного тракта.

Совместное использование пространственной адаптации с помощью ААР и высокодобротной преселекции при помощи ВТСП фильтров может существенно повысить эффективность приема слабых сигналов при наличии мощных внеполосных помех.

Цель работы - разработка математической модели для численного моделирования характеристик ААР при наличии нелинейных искажений в усилительно-преобразовательных цепях ТПОС и с учетом помеховой обстановки в декаметровом диапазоне, а также анализ повышения эффективности ААР за счет применения высокодобротных преселекторов.

Решение научной задачи, соответствующей поставленной цели, включает в себя следующие результаты, выносимые на защиту:

1. Модель для анализа эффективности неадаптивных антенн и ААР с учетом нелинейных эффектов в усилительнопреобразовательных цепях, сигнально-помеховой обстановки в декаметровом диапазоне, характеристик избирательности высокодобротного преселектора.

2. Результаты моделирования эффективности работы приемных систем декаметрового диапазона с адаптивными и неадаптивными АР с учетом нелинейности входных цепей, которые позволяют уставновить, что схема ААР, в которой весовая обработка производится на высокой частоте, в то время как адаптивный процессор работает с сигналами промежуточной частоты неэффективна в отношении интермодуляционных помех, а эффективной является схема, в которой весовая обработка производится на той же ПЧ, на которой работает адаптивный процессор.

3. Результаты анализа эффективности фильтрации с помощью выскодобротных фильтров на входе РПУ и на входе ААР, которые позволяют уставновить, что совместное использование адаптации и высокодобротной преселекции дает суммарный эффект выше до ЮдБ, чем простое суммирование выигрышей от каждого из методов применяемых в отдельности.

4. Результаты анализа требований, предъявляемых к фильтру в различных участках декаметрового диапазона, показывающие, что основными проблемами при создании такого преселектора являются получение материалов с большим поверхностным сопротивлением и высоким динамическим диапазоном по входному воздействию.

Методы исследования. Основные теоретические результаты работы базируются на апробированных ранее строгих и приближенных методах: методах анализа нелинейных эффектов в усилительных и преобразовательных цепях, методах теории

ААР, методах моделирования помех в декаметровом диапазоне, методе интегральных уравнений для электродинамического моделирования фазированных антенных решеток (ФАР).

Краткое содержание работы, диссертация состоит из четырех глав, введения и заключения.

В первой главе проанализирована сигнально-помеховая обстановка в декаметровом диапазоне. Рассмотрены модели помехового воздействия различного происхождения.

Представлены данные по распределению станционных помех.

Во второй главе проводится анализ нелинейных процессов во входных усилительно-преобразовательных цепях ААР. Дается обоснования используемого метода эквивалентного многополюсника. На основе данной методики предлагается математическая модель анализа нелинейных процессов в ААР, таких как блокирование и интермодуляция. Получены выражения для основных видов интермодуляционных помех на нелинейности третьего порядка. Приводится общая формула для расчета корреляционной матрицы помех с учетом произвольного числа помех и порядка нелинейности.

В данной главе представлен анализ влияния интермодуляционных помех на снижение эффективности линейной и кольцевой ААР без учета взаимодействия элементов. Кроме того, дается сравнительный анализ схем ААР с точки зрения влияния нелинейных искажений на снижение эффективности адаптации.

Представленная математическая модель может быть использована при моделировании работы ААР и обычных РПУ в условиях заданной сигнально-помеховой обстановки.

В третьей главе дается описание математической модели ААР с учетом взаимодействия элементов, приводятся результаты моделирования ААР при наличии нелинейности, проводится сравнительный анализ влияния учета взаимодействия элементов АР на точность моделирования характеристик ААР. Приводятся зависимости эффективности ААР от ширины полосы пропускания преселектора. Сформулированы требования к необходимой полосе пропускания преселектора.

В четвертой главе рассматриваются вопросы реализации высокодобротного преселектора на основе ВТСП материалов. Рассматриваются возможные конструктивные схемы механически и электромеханически перестраиваемого преселектора. Проводится анализ достижимой ненагруженой добротности контура, рассматриваются вопросы согласования преселектора при включении в радиотракт и динамический диапазон преселектора.

Научная новизна работы состоит в разработке модели позволяющей учитывать эффекты, возникающие в РПУ с неадаптивными антеннами и ААР при наличии нелинейных эффектов, и, в частности, эффекта интермодуляции во входных усилительно-преобразовательных цепях. Модель позволяет расчитывать эффективность ААР и характеристики направленности АР с учетом взаимодействия элементов, характеристик избирательности входных цепей и помех в декаметровом диапазоне. Использование данной модели позволило установить критерии для обеспечения заданной эффективности приема и сформулировать требования к характеристикам избирательности преселекторов в РПУ с неадаптивными антеннами и в ААР.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается:

-15— использованием теоретически обоснованных методов моделирования нелинейных эффектов и характеристик ААР;

- известных данных по характеристикам и моделей помеховой обстановки в декаметровом диапазоне; четкой физической трактовкой основных результатов исследований.

Практическая ценность работы состоит в разработке метода, позволяющего повысить эффективность адаптации при наличии нелинейных искажений (интермодуляционных помех), как за счет повышения избирательности входных цепей с помощью высокодобротной фильтрации, так и за счет выбора эффективных схем ААР.

Реализация результатов и предложения об их использовании.

Результаты диссертационной работы реализованы в НИР на стадии обосновании требований, предъявляемых к высокодоброным преселекторам, устанавливаемым на входе связных приемных систем.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 4-ой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (ЭМС-96); на The Second International Conference on Antenna theory and techniques (Kyiv, Ukraine, 1997); of The XXVI Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology. (September 2224 1998) Moscow, Russia; Third intertnational conference on antenna theory and techniques (8-11 September 1999), Молодежной научно-технической конференции «Радиолокация и связь на пороге третьего тысячелетия» (27-29 октября 2000г.)

По результатам диссертационной работы имеется 12 научных публикаций ( в т.ч. 5 статей, 1 патент [20], 6 тезисов докладов конференций).

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Ганицев, Алексей Юрьевич

Выводы

В данной главе проводился анализ возможности реализации высокодобротного преселектора на основе ВТСП материалов стребуемыми характеристикаими. Проведенный анализ показал, что:

Возможно построение высокодобротного колебательного контура с механической перестройкой в заданном частотном диапазоне.

Величина достижимых добротностей существенно зависит от величины реализуемого поверхностного сопротивления. На настоящий момент в литературе нет сведений о сопротивлении ВТСП в декаметровом диапазоне.

Оптимальное согласование возможно при очень малых значениях коэффициентов включения порядка Ю-3- 10~4 .

Величина коэффициента передачи преселектора ограниченна значением допустимого снижения добротности контура. Так при десятикратном снижении добротности можно достичь коэффициента передачи порядка 0.45.

Согласование требует очень высоких значений точности настройки. Изменение коэффициента включения в два раза приводит к снижению добротности на порядок.

Проведенная оценка динамического диапазона показывает, что в зависимости от характеристик ВТСП-материала возможно ограничение динамического диапазона преселектора сверху. При высоких значения входного напряжения происходит рост потерь в пленке и снижение добротности контура.

По данным предварительных экспериментов проведенных с макетом преселектора, избирательность по интермодуляции РПУ Р399А выросла на ~20дБ, что косвенно указывает на

-13 5эффективность применения ВТСП преселекторов в приемных системах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы получены следующие основные результаты:

1. Рассмотрены известные модели помехового воздействия различного происхождения. Представлены данные по распределению станционных помех.

2. Предложена и обоснована методика анализа нелинейных эффектов в ААР. На основе данной методики построены модели нелинейных процессов в ААР таких как блокирование и интермодуляция. Показано, что за счет присутствия в спектре интермодуляционных помех происходит искажение корреляционной матрицы помех.

3. Установлено, что интермодуляционным помехам схема ААР, в которой весовая обработка производится на высокой частоте, в то время как адаптивный процессор работает с сигналами промежуточной частоты совершенно неэффективна в отношении интермодуляционных помех. Эффективной является схема, в которой весовая обработка производится на той же ПЧ, на которой работает адаптивный процессор. В последнем случае ААР адаптируется к интермодуляционным помехам.

4. Проведен анализ влияния интермодуляционных помех на эффективность линейных и кольцевых ААР, построенных по схеме с весовой обработкой на ПЧ. Показано, что присутствие в спектре полезного сигнала интермодуляционной помехи и в этом случае снижает эффективность адаптации, так как уменьшается число степеней свободы в ААР за счет адаптации к интермодуляционным помехам. При наличии на входе усилительно-преобразовательных цепей ААР с коэффициентом 2 нелинейности 10 внеполосных помех с уровнем 8 0дБ относительно полезного сигнала, снижение ОСШП вследствие интермодуляционных искажений может достигать ЮдБ.

-13 65. Разработана математическая модель и для ААР в составе с высокодобротным преселектором. Разработанный алгоритм позволяет учитывать эффекты интермодуляции в усилительно-преобразовательеных цепях ААР и РПУ, взаимодействие элементов АР, характеристик избирательности преселектора, пространственно-частотное распределение помех в различных участках декаметрового диапазона. Разработаны алгоритм и пакет программ для моделирования ААР в декаметровом диапазоне.

6. С помощью разработанного алгоритма проанализированы вопросы эффективности применения высокодобротного преселектора в ААР и РПУ с неадаптивными антеннами. Установлено, что совместное использование пространственной адаптации и высокодобротной преселекции позволяет значительно улучшить характеристики приема. Совместное использование адаптации и высокодобротной преселекции дает эффект выше до ЮдБ, чем простое суммирование выигрышей от каждого из методов.

7. Сформулированы требования к полосе пропускания и величине нагруженной добротности высокодобротного преселектора для систем с ААР и неадаптивными антеннами. Проводен анализ возможности реализации высокодобротного преселектора на основе ВТСП материалов с требуемыми характеристиками. Установлено, что основными проблемами при создании такого преселектора являются получение материалов с большим поверхностным сопротивлением и высоким динамическим диапазоном высокая точность реализации параметров контура и элементов связи, так изменение коэффициента включения в 2 раза приводит к снижению добротности на порядок. Проведенное предварительное макетирование высокодобротного преселектора на действующем РПУ показало улучшение избирательности по интермодуляции ~2 0дБ при включении на его вход фильтра с нагруженной добротностью 12000, что косвенно указывает на эффективность применения высокодобротных преселекторов из ВТСП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ганицев, Алексей Юрьевич, 2001 год

1. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств/ Учеб. пособие для вузов/ Н.Н. Буга, В.Я. Конторович, В.И. Носов; Под. ред. Н.Н. Буги. М.: Радио и связь 1993.

2. Анализ влияния опор и взаимного расположения антенн бегущей волны на их характеристики направленности/ Гальченков А.А., Гондалев Б.И., Ганицев А.Ю., Пономарев Л.И// Антенны. Сб. статей. №2(41). 1998г.

3. Пистолькорс А.А., Литвинов О.В. Введение в теорию адаптивных антенн. М.: Изд. РАН, 1990г.

4. Особенности адаптивных антенн в декаметровом диапазоне и методы повышения их эффективности/ А.Ю. Ганицев,

5. Б.И. Гондалев, Л.И. Пономарев// Антенны. Сб. статей. №1 (40) . 1998г.

6. Ананьев JI. JI., Герасимов Н.П., Рейнов Н.М. О реально достижимой добротности сверхпроводящих колебательных контуров с сосредорточенными параметрами. -ЖТФ, 1971, 61, 2,401.

7. Ананьев Л.Л., Герасимов Н.П., Рейнов Н.М., Терентьева М.Н. Температурная зависимость резонансной частоты сверхпроводящего колебательного контура с сосредоточенными параметрами. -ЖТФ, 1972, 62, 1,222.

8. Ананьев Л.Л., Герасимова Т.М., Герасимов Н.П., Голубков В.П., Красноперов Е.П., Рейнов Н.М.Сверхпроводящий колебательный резонансный контур с сосредоточенными параметрами. ПТЭ, 1969, 6, 130.

9. Arams F.R., Fradkin J, Kornfeld D., Sard E.W., Siegel K. Superconducting ultrahigh Q tunable RF preselector. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 1967, 9, 3, 110.

10. Vig J.M., Gikow E. A Superconductive tuner with a broad tunong range. J. Proc. IEEE, 1973, 61.

11. S.R.Stein "Space application of superconductivity resonators for high stability oscillators and other applications" Cryogenics, Vol. 20, pp. 383-371? 1980.

12. Z.Y. Shen, C.Wilker, P.Pang, W.L. Holstein, and D.Face "High Tc superconducting-sappliure microwave resonator with extremely high Q-values up to 90K" IEEE Trensaction on Microwave Theory and Techniques, Vol.40,pp.2424-24-32,1992.

13. S.J.Penn ,Т.W.Button, P.A.Smith and N.McN Afford "Radiofrequency and lownoice performance of YBCO thick film" Inst.Phys., Conf.Ser №148, pp.1051-1054,1995.

14. E. Gao, S Sahba, H.Xu, J.R. Miller, Q.Y. Ma, Superconducting RF Resonator in HF Range Proc.of The 1998 Applied Superconductivity Conference, p.74,USA,1998.

15. H.Xu. E.Gao, S.Sahba, J.R. Miller, Q.Y.Ma J.M. Pond Design and Implemention on A lumped-Element Multipole HTS Filter at 15MHz, IEEE Transaction on Applied Superconductivity,1999,vol.9.

16. Erzhen Gao, Shapur Sahba, Hui Xu, Q.Y. Ma Superconducting RF Resonator in HF Range and its Multi-pole Filter Applications? IEEE Transaction on Applied Superconductivity,1998,vol.8

17. Патент. «Высокодобротный контур высокочастотного диапазона», Авт. Пономарев Л.И., Ганицев А.Ю., Жуков А. С. и др., Заявка №2000120485/09 от 31.07.2001г. Решение о выдаче патента от 14.03.2001г.

18. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов.- 5-е изд., прераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1994.

19. Радиоприемные устройства/П.р.Н.В. Боброва. Учебное пособие для вузов. М.: Советское радио,1971.

20. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов.- М.: Высш. шк., 1988.

21. Цейтлин Н.М. Применение методов радиоастрономии в антенной технике, М.: Советское радио, 1966.

22. Айнбиндер И.М. Шумы радиоприемников. (Основы обобщенной теории и инженерного расчета). М., «Связь», 1974

23. Документы X Пленарной Ассамблеи МККР. Отчет 322. Распределение по земному шару атмосферных помех и их характеристики, М.: Связь, 1965.

24. Защита от радиопомех. Под. ред. Максимова М.В. М. : Советское радио, 1976.

25. Sosin В.М. H.F. Receiver Reception Failure Factor/ Point to - point communication, 1974, v.18,N1,p.4-15.

26. Sosin B.M. Performance of high Frequency Receiving Systems. The Marconi Review, 1976, v.29,N200,p.43-59.

27. Комарович В.Ф., Сосунов B.H. Случайные помехи и надежность KB связи. М.: Связь, 1977.

28. Гусятинский И.А., Пирогов А.А. Радиосвязь и радиовещание. М.: Сов. радио, 1974

29. Хмельницкий Е.А. Оценка реальной помехозащищенности приема сигналов в KB диапазоне. М.: Связь, 1975.

30. Душников А.С., Малыгин В.Б. Об эффективности адаптивной регулировки усиления в главном тракте приема KB магистрального радиоприемника. Радиотехника, 1978, № 7, с. 74-76.

31. Комарович В.Ф., Волошин Н.И., Фарбирович М.Я. О частотно-пространственных резервах диапазона декаметровых волн. Радиотехника, 1978, № 6, с. 100- 101.

32. Голубев В.Н. Эффективная избирательность радиоприемных устройств. -М.: Связь, 1978.

33. В.В. Никольский. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебное пособие, М.: Наука,1978.

34. О поглощении космического радиоизлучения/ Бенедиктов Е.А., Митяков Н.А.// Изв. вузов, Радиофизика, т.4, N1, 1961.

35. Коротковолновые антенны/Г.3. Айзенберг, С.П. Белоусов, Э.М. Журбенко и др.; Под ред. Г.З. Айзенберга.- 2-е, перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1985.

36. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986.

37. Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР: Пер. с франц.- М.: Мир, 1989. 190 с

38. Михарев К.К., Семенов В.К., Зорин А.В. "Новые возможности для сверхпроводниковой электроники" Итоги науки и техники. Сверхпроводимость .Том1. (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР) М. :198 8.

39. Ф.Ф.Менде, И.Н.Бондаренко, А.В.Трубицын. Сверхпроводящие и охлаждаемые резонансные системы. Киев: "Наукова думка", 197 6