Разработка методов и алгоритмов оптимизации частот сигналов приемо-передающих трактов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Грушин, Павел Игоревич

• Грушин, Павел Игоревич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Грушин, Павел Игоревич

Оглавление

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи построения трактов преобразования частоты

1.1.Общие вопросы построения устройств преобразования частот и

методов управления преобразованием частот

1.1.1. Обзор типовых схем смесителей сигналов

1.2.Методы анализа комбинационных составляющих преобразователей частоты

1.2.1. Расчёт номиналов комбинационных частот при преобразовании сигналов

1.2.2. Расчёт уровней преобразованных частот

1.3.Способы повышения спектральной чистоты выходных сигналов

1.4.Цели и задачи исследования

Глава 2. Развитие алгоритмического подхода к номограмме комбинационных частот

2.1.Общие вопросы теории расчета пораженных точек номограммы комбинационных частот

2.2.Алгоритм нахождения двойного диофантова приближения на базе теоремы Фарея-Коши

2.3.Использование дерева Фарея для нахождения соседних дробей в последовательности Фарея

2.4.Быстродействующий алгоритм отыскания двойного диофантова приближения заданного действительного числа

2.5.Алгоритм расчета дробей Фарея с учетом диапазонной работы преобразователя частоты

2.6.Сравнительный анализ характеристик алгоритмов нахождения двойного диофантова приближения заданного вещественного числа

2.7.Выводы

Глава 3. Определение уровней комбинационных частот и параметров фильтрации для их подавления

3.1. Алгоритм нахождения уровней сигналов комбинационных составляющих

3.2.Алгоритм нахождения наиболее критичных к фильтрации сигналов комбинационных составляющих

3.3.Использование макромодели полосового фильтра для оценки параметров, необходимых для подавления сигналов комбинационных составляющих

3.3.1. Математическая модель фильтра

3.3.2. Модель симметричного фильтра

3.3.3. Модель асимметричного фильтра

3.4.Оценка алгоритмической и вычислительной сложности алгоритма

расчета макромодели полосового фильтра

3.5.Выводы

Глава 4. Реализация приложения для расчета параметров выходных

сигналов преобразователя частоты на основе рядов Фарея

4.1.Требования к работе программы расчета параметров сигналов при преобразовании частот

4.1.1. Блок формирования смешиваемого соотношения (БФСС)

4.1.2. Блок расчёта поражённых точек (БРПТ)

4.1.3. Блок определения комбинационных составляющих (БОКС)

4.1.4. Блок расчёта уровней комбинационных составляющих (БРУКС)

4.1.5. Блок расчёта параметров фильтра (БРПФ)

4.1.6. Блок проверки реализуемости фильтров (БПРФ)

4.2.Проверка адекватности методики расчета комбинационных составляющих на основе рядов Фарея

4.2.1. Преобразование вниз при Fc>Fr

4.2.2. Преобразование вниз при Fr>Fc

4.2.3. Преобразование вверх при Fc>Fr

4.2.4. Преобразование вверх при Fr>Fc

4.3.Оценка быстродействия программы расчета сигналов

комбинационных составляющих

4.4.Структурная схема приложения и его работа

4.4.1. Пример расчета реализуемого режима работы преобразователя частоты

4.4.2. Пример расчета нереализуемого режима работы преобразователя частоты

4.5. Сведения о результатах апробации методик и практическое применение в промышленных разработках

4.6.Вывод ы

Заключение

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и алгоритмов оптимизации частот сигналов приемо-передающих трактов»

Введение

В современных приемо-передающих трактах в радиотехнических узлах, содержащих преобразователи частоты, возникает проблема подавления сигналов комбинационных составляющих при смешивании радиосигналов. Преобразователь частоты представляет собой смеситель частоты и выходной полосовой фильтр. В связи с тем, что для преобразования частот в смесителе используются нелинейные элементы (диоды или транзисторы), на выходе смесителя кроме полезного сигнала суммарной или разностной частоты всегда присутствуют сигналы комбинационных составляющих, являющиеся паразитными. Значение частот комбинационных составляющих может лежать достаточно близко к частоте полезного сигнала или даже совпадать с ней, а уровни сигналов комбинационных составляющих могут быть сравнимы с уровнем полезного сигнала. Выходной полосовой фильтр преобразователя частоты предназначен для подавления сигналов комбинационных составляющих до величины, определяемой требованиями к фильтрации в приемо-передающем тракте.

При разработке радиоприемников к ним предъявляется целый ряд противоречивых требований. С одной стороны, радиоприемник должен обладать высокой (единицы микровольт) чувствительностью и избирательностью по побочным каналам приема, с другой стороны, радиоприемник должен обладать большим (от 70 до 100 дБ) динамическим диапазоном по блокированию помехами, отстройка которых от рабочей частоты находится в пределах от 100 кГц до 1 МГц.

В случае использования супергетеродинного радиоприемного

устройства первое требование «подталкивает» разработчика делать первую

промежуточную частоту как можно больше (наиболее хороший вариант

первая ПЧ в 10 раз больше верхней рабочей частоты радиоприемника). Но

такое решение неизбежно влечет за собой ухудшение динамического

диапазона по блокированию. Это вызвано тем, что абсолютная полоса

5

пропускания фильтра первой промежуточной частоты, если эта частота более 1000 МГц, не меньше 2 МГц, а как правило, составляет 5... 10 МГц. Таким образом, помехи, отстройка которых составляет от 100 кГц до 1 МГц, проходят на вход последующего каскада, усиливаясь так же, как основной принимаемый сигнал. Учитывая тот факт, что уровень таких помех на антенном входе может составлять несколько десятков милливольт, попадание такого сигнала, усиленного в два-три раза, на вход подавляющего большинства линейных устройств вызывает их перегрузку (переход в нелинейный режим работы). В этом случае нормальный прием любых сигналов нарушается.

Для обеспечения больших динамических диапазонов по блокированию необходимо обеспечить ослабление помех по отношению к принимаемому сигналу уже в первом каскаде преобразования, а для этого частоту первой ПЧ нужно понижать. В практике очень часто приоритет выполнения требований к динамическому диапазону по блокированию ставят выше, чем отсутствие побочных каналов ("пораженных" частот) приема. Обычно допускается до 2% частот с пониженной чувствительностью от общего числа рабочих частот. Именно по этой причине первую промежуточную частоту (ПЧ) выбирают относительно низкой, иногда первых ПЧ может быть две или три.

Кроме того бывает, необходимо создавать системы синтеза частот (ССЧ), в которых входные частоты сигнала и гетеродина находятся в соотношении меньшем, чем 10:1, например (2.. .8): 1. Соответственно, работать приходится в средней части номограммы расчета комбинационных составляющих. Это часто диктуется представленным техническим заданием (ТЗ) и выбранной технологией и методологией построения ССЧ. К примеру, при проектировании ССЧ для реальной радиолокационной станции (РЛС) по ТЗ необходимо было создать сетку частот в диапазоне 1,8-1,9 ГГц (в другом случае 1,1-1,2 ГГц) с шагом около 5 МГц. Время переключения с частоты на

6

частоту должно составлять менее 50 не. Такое быстродействие обеспечивают лишь системы прямого синтеза (параллельной или пирамидальной структуры). Для уменьшения спектральной плотности мощности фазовых шумов выходного сигнала решено было в качестве смешиваемых в смесителе сигналов использовать сигналы с генераторов на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), которые наиболее эффективно работают (и их технологически можно изготовить) в диапазоне частот 400-700 МГц. Соответственно, соотношение частот «сигнал/гетеродин» составляло 1,7:1 (в другом случае 4:1). В качестве реализации была построена двухканальная схема синтеза (2 смесителя на разные диапазоны, коммутируемые ключами) и выбрано «окно» в номограмме, где отсутствуют комбинационные составляющие.

Комбинационные составляющие более 7 порядка при обычном проектировании систем можно не учитывать, т.к. их уровень (относительно входного РЧ сигнала) составляет менее -90 с!В. Объясняется это тем, что наиболее часто используемые активные элементы - диоды и полевые транзисторы с барьером Шоттки (ПТШ) - имеют достаточно небольшую нелинейность выходной характеристики и могут эффективно использоваться лишь для генерации гармоник входного сигнала до 7-й включительно.

Однако если система строится в КВЧ диапазоне, где нелинейность этих приборов чрезвычайно мала, приходится использовать диоды с накоплением заряда (ДНЗ), которые в ВЧ-СВЧ диапазонах могут генерировать гармоники входного сигнала вплоть до 200-й. Поэтому при использовании подобных приборов, где бы они ни применялись, необходимо учитывать значительно больший порядок комбинационных составляющих и гармоник.

Таким образом, существуют такие режимы работы преобразователей частоты, когда по разным причинам приходится отклоняться от стандартных соотношений частот сигналов на входе смесителя (1:10) и переходить из широкого диапазона, свободного от сигналов комбинационных

составляющих, в другие диапазоны, изменяя при этом смешиваемое соотношение и учитывать произвольный порядок комбинационных частот.

В последнее десятилетие за рубежом, а в последнее время и в России активно развивается концепция когнитивного радио [70-71], позволяющая решить первоочередные задачи эффективного использования диапазонов [71]. Когнитивное радио - это радиосистема, которая способна динамически и автономно корректировать свои эксплуатационные параметры и протоколы, согласно полученным знаниям. Основными задачами когнитивного радио являются: динамическое назначение частот каналов связи для повышения эффективности их использования, анализ в режиме реального времени частотного спектра излучений в зоне использования когнитивного радио и возможность быстрого перехода с одной частоты на другую без разрыва канала связи.

В июле 2011 г завершены работы над стандартом беспроводной связи IEEE 802.22, который используется для передачи данных на неиспользуемых участках в телевизионном ОВЧ/УВЧ-диапазоне (54-862 МГц) частот и работает по принципам когнитивного радио. На Всемирной конференции радиосвязи 2012 года принята Резолюция МСЭ-R 58 (СОМ6/1), в которой рекомендовано активное исследовать технологии когнитивного радио с целью разработки предложений по внедрению и развитию когнитивных систем связи в полосах частот 470-862 МГц и создания опытной зоны. В настоящее время разрабатывается несколько стандартов на РЭС когнитивных систем ШПД, работающих в полосах радиочастот, которые позволяют повысить эффективность использования радиочастотного спектра.

В настоящее время существуют РЭС, использующие принципы

когнитивного радио. Первый прототип Bell Labs работает в диапазоне от 100 МГц до 7,5 ГГц и способен определять свободные частоты с быстродействием от 1 до 50 мкс. Применение в устройстве когнитивного радио анализаторов спектра помогает решать задачи оптимизации структур приемников с целыо уменьшения влияния сигналов комбинационных составляющих на параметры каналов связи, что, фактически, позволит от

статического назначения частот связи, как это делалось ранее, перейти к их динамическому расчету. Для реализации и внедрения технологии когнитивного радио в такой постановке задачи требуется разработка методов анализа и проектирования систем преобразования частот с максимальным быстродействием.

Работа посвящена исследованию и разработке методов расчета параметров сигналов комбинационных составляющих, возникающих на выходе смесителя частоты в приемо-передающих трактах радиоэлектронной аппаратуры, и является актуальной.

Целью работы является разработка быстродействующих методов и алгоритмов расчета параметров сигналов комбинационных составляющих на выходе смесителя и оптимизация фильтрации этих составляющих выходным полосовым фильтром.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

Исследовать типовые схемы использования смесителя в преобразователе частоты, работающего с диапазоном входных и выходных частот сигналов. Провести обзор существующих методов расчета частот сигналов комбинационных составляющих, выявить их основные достоинства и недостатки. На основе представленного обзора предложить собственный алгоритм расчета частот сигналов комбинационных составляющих. Дать оценку максимального быстродействия предлагаемого алгоритма. С целью проверки работоспособности провести моделирование алгоритма.

Исследовать зависимость уровней сигналов комбинационных составляющих от типа смесителя и уровней сигнала и гетеродина. Разработать алгоритм для оценки уровней сигналов комбинационных составляющих, ближайших к полезному выходному сигналу. Разработать алгоритмы расчёта параметров полосовых фильтров с минимальными

требованиями к реализации, необходимых для подавления найденных сигналов комбинационных составляющих.

На основе предложенных алгоритмов разработать программу для расчета режимов работы преобразователя частоты.

Глава 1. Состояние вопроса н постановка задачи построения трактов преобразования частоты

В п.1.1 рассмотрены общие вопросы построения преобразователей частот. На основе приведенной классификации преобразователей по виду преобразования, типу смесителя и спектральным характеристикам выходного сигнала анализируются существующие схемы смесителей.

В п. 1.2 рассматриваются методы и способы расчета частот сигналов комбинационных составляющих при нелинейном преобразовании и приведены их основные характеристики. Выявлены основные недостатки предлагаемых авторами. Показано, что совершенствование общей методики расчета частот сигналов комбинационных составляющих, улучшение эффективности возможно только путем рационального слияния положительных качеств каждого метода путем введения структурированности в графические методы анализа элементов теории чисел и создание на этой основе эффективных алгоритмических методов.

В п. 1.3 рассматриваются существующие способы повышения спектральной чистоты выходных сигналов смесителя.

В п. 1.4. из анализа существующих методов преобразования сигналов поставлены основные задачи и цели исследования, решение которых позволит создать тракты преобразования частот без сигналов комбинационных составляющих на выходе.

1.1. Общие вопросы построения устройств преобразования частот и методов управления преобразованием частот

1.1.1. Обзор типовых схем смесителей сигналов

В общем случае преобразователь частоты состоит из смесителя частот

и выходного полосового фильтра. Смеситель - это устройство, имеющее два

входа и один выход, осуществляющее перемножение двух сигналов, один из

которых имеет входную частоту Гвх=Грч (РЧ сигнал), другой - частоту

11

гетеродина Ггет, и использующееся, как правило, для преобразования частоты сигнала вверх или вниз с целью получения на выходе сигнала с частотой, являющегося комбинацией и Сигнал на выходе смесителя

называют сигналом промежуточной частоты (ПЧ) £1Ч.

¿.4

1лч

0

эч-1гет)

21л ч

4

31т1Ч 4_

зерк кан. ^гет-Алч) 4

1гет

эч

2fpч-fгeт

21гет 21рч

4

1

Рис. 1.1. Типовой спектр на выходе смесителя с нижней настройкой гетеродина

На рис. 1.1 показан спектр сигнала на выходе смесителя с преобразованием частоты вниз. В качестве смесителей используются полупроводниковые приборы, имеющие нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ), поэтому в функции, которая описывает их нелинейность, присутствует значительная компонента второго порядка. Помимо полезного сигнала в выходном сигнале смесителя присутствуют комбинационные составляющие, ухудшающие эффективность преобразования. На выходе смесителя получаются комбинационные частоты ± пТгет, где ш и п=1,2,3... Нежелательные (паразитные) компоненты на выходе смесителя отфильтровываются с помощью фильтров с необходимыми параметрами, и используются балансные смесители, в которых реализована компенсация уровней четных гармоник.

Смесители имеют несколько классификаций. По схемотехнической реализации смесители можно разделить на несколько основных групп [1]:

• несимметричные (небалансные) смесители;

• [одиночные] балансные смесители;

• двойные балансные смесители;

• тройные балансные смесители;

• смесители с подавлением зеркального сигнала.

Кроме того, обычно производят деление смесителей на две группы: пассивные смесители и активные смесители. Также существует отдельный класс устройств, называемый стробоскопическими смесителями.

Стробоскопические смесители [6] находят широкое применение в широкополосных и сверхширокополосных устройствах приемо-передачи. Стробоскопический преобразователь трансформирует шкалу реального времени в шкалу стробоскопического и для выполнения операции квантования предоставляет интервал времени, близкий к периоду повторения выходного сигнала.

Принцип работы стробоскопического преобразователя основан на дискретизации повторяющегося сигнала при помощи стробимпульсов. На сигнал приходится один или несколько стробимпульсов, которые автоматически сдвигаются во времени относительно сигнала при каждом повторении последнего и таким образом последовательно считывают его по точкам (рис. 1.2). Максимальный сдвиг стробимпульса относительно сигнала при каждом его повторении (шаг считывания Д /) определяется теоремой Котельникова.

17\ Г\ /V Лч Лч /X Л .

>п 2 о Г : - !! 1 :

1 | ..——.■■■ ¿-ики^З ...........Л. | ^ ............— ..............1 ■лгм'ър'-'" 1 ! : 1 : 1

1 _ [\.....

\ \

1

Рис. 1.2. Эпюры напряжений, поясняющие принцип работы стробоскопического преобразователя: а - Напряжение входного сигнала; б - стробимпульсы; в - расширенные импульсы на выходе смесителя.

1.2. Методы анализа комбинационных составляющих преобразователен частоты

1.2.1. Расчёт номиналов комбинационных частот при преобразовании сигналов

Прежде всего, необходимо ввести понятие "пораженной" точки. Пораженной точкой будем называть точку, образованную пересечением

прямых основного преобразования смесителя <}вых — 1 + Ц и ¿7вых — 1 ~ Я с прямыми комбинационных составляющих на номограмме комбинационных частот (рис. 1.3), где д - отношение значения входного сигнала с меньшей

частотой к значению входного сигнала с большей частотой, а <]вых -отношение значения полезного (основного) выходного сигнала к значению входного сигнала с наибольшей частотой. Пораженная точка соответствует такому соотношению частот смешиваемых сигналов, при котором на выходе смесителя, кроме полезного сигнала требуемой частоты, будут присутствовать один или несколько сигналов комбинационных составляющих учитываемого порядка с такой же частотой, фильтрация которых невозможна.

Рассмотрим подробнее методы анализа сигналов комбинационных

составляющих в хронологическом порядке. В [19-26] предлагаются

аналитические методы, общей характерной чертой которых является

использование анализа комбинационных составляющих на основе

совместного решения уравнений, описывающих комбинационные частоты и

частоты основного преобразования (ч астоты полезного сигнала), для всех

возможных комбинаций коэффициентов гармоник входных колебаний и

различных соотношений между ними. Здесь преобразователь имеет входной

фильтр и для учета конечности полосы пропускания этого фильтра в

[22,23,26] вводится в рассмотрение понятие относительной расстройки

частот сигналов комбинационных составляющих от частот сигналов

14

основного преобразования и определяется величина этой расстройки. При этом наблюдается зависимость предлагаемых методик от способов подачи входных сигналов на преобразователь, порядка учитываемых комбинационных частот и от полосы пропускания выходных фильтров. Мартынов В.А. и Селихов Ю.И. [19] предлагают для решения задачи анализа комбинационных продуктов преобразования с учетом их расстройки от частоты основного преобразования производить расчет только для четырех ограничивающих неравенств, из которых наиболее сильное принимается как основное условие выбора выходной частоты. Такое представление дает возможность непосредственно определить области частот, свободные от комбинационных частот, с помощью несложных вычислений. К сожалению, вопрос определения порядков комбинационных частот является сложным в этих работах, поскольку он решен на основе довольно сложных умозаключений о характере изменения комбинаций различного вида при расстройках.

Зарецкий М.М. [22,23] распространил аналитический метод на решение задачи определения комбинационных составляющих при известных номиналах входных сигналов и полосах пропускания фильтра для разностного преобразования частоты [22] и с разделением на комбинационные частоты первого рода, имеющие верхнюю частоту настройки по отношению к полосе пропускания фильтра, и второго рода - с нижней частотой настройки [23,30]. Определение порядка комбинационных составляющих осуществляется через уравнения, определяющие соотношение смешиваемых сигналов, при котором частота полезного выходного сигнала совпадет с частотой одной или нескольких комбинационных составляющих. Этот способ позволяет обойтись без таблиц и номограмм, но имеет вычислительные трудности при расчете частот комбинационных составляющих с учетом диапазонов входных и выходных частот преобразователей.

Тайманов P.E. [14-16] предлагает метод определения спектра сигналов комбинационных составляющих, основанный на использовании аппарата цепных дробей. Этот метод, который можно отнести к классу аналитических, позволяет при любом заданном соотношении между входными преобразуемыми частотами и частотой настройки выходного фильтра определить оптимальный режим, т.е. найти параметры фильтра и порядок комбинационных частот, попадающих в полосу пропускания. Из теории цепных дробей был получен вывод, что приближение значений комбинационных частот к номиналу выходной частоты происходит по мере монотонного нарастания порядков комбинаций и что число образуемых комбинаций соответствует числу звеньев непрерывной дроби. Тем не менее, эти выводы не учитывают того факта, что подходящие дроби образуют две последовательности, быстро сходящиеся к заданному соотношению преобразуемых частот. При этом возможен пропуск некоторых приближений входного соотношения подходящими дробями и потеря комбинационных частот невысокого порядка.

Основным недостатком рассмотренных методов является трудность определения областей выходного диапазона, свободных от сигналов комбинационных составляющих, связанная с отсутствием точного определения количества и порядков комбинационных составляющих.

Щербаков Ю.Ф. [24,25] предлагает обзор основных методов анализа комбинационных составляющих (частот) в преобразователях частоты. Среди всех методов выделяют графические, как наиболее наглядные и простые, причем среди всех графических методов отдается предпочтение методам, основные построения которых осуществляются в координатах нормированных значений рабочих частот, аналогично номограмме комбинационных частот [13,31]. Сущность этого метода заключается в построении на номограмме области частот, которые попадают в полосу пропускания фильтра, с последующей оценкой пересечения этой области

16

комбинационными частотами заданного порядка р . С целью увеличения точности и универсальности этих методов предлагается использовать ограничение в виде неравенств, связывающих комбинационные частоты с частотами основного преобразования, трансформируя чисто графические методы в графо-аналитические. Щербаков Ю.Ф. доказывает свойство раздельности комбинационных частот относительно вида преобразования, что означает возможность производить анализ комбинационных частот

0<4<1 и 1 < ^ < со п0 одинаковым выражениям. Из этих предположений он делает спорный вывод о переносимости результатов анализа с одного преобразователя на другой (для преобразователя-переносчика диапазонов входных частот, для преобразователя-сумматора диапазона и для преобразователя-вычитателя диапазонов входных частот). Это утверждение верно лишь для одного частного случая, когда входные диапазоны преобразователей равны между собой. Крекотень Б.П. [26] предлагает графический метод решения задачи анализа комбинационных составляющих путем графического решения системы неравенств, описывающих связь частот выходного сигнала с комбинационными частотами различных видов преобразователя с фиксированной опорной (гетеродинной) частотой.

Общая характеристика рассмотренных выше методов анализа сигналов комбинационных составляющих сводится к следующим положениям:

1. Методы на основе номограмм, нормированных к одной из входных или выходной частоте, позволяют просто и наглядно решать самые разнообразные задачи анализа и получать необходимые аналитические соотношения для анализа комбинационных частот в диапазоне частот, при этом порядок Р учитываемых комбинационных частот фиксирован и

находится обычно в пределах 5< р<\2 для различных методов.

2. Трудность алгоритмизации приведенных методов вследствие ограничивающих неравенств, полученных при решении задач анализа на основе интуиции разработчика.

3. Методы на основе номограмм упрощают процедуру анализа комбинационных составляющих, но, к сожалению, имеют невысокую точность и служат, в основном, для осуществления предварительных расчетов.

Особо необходимо выделить алгоритмические методы анализа комбинационных составляющих [13,27-29], общей чертой которых является использование полного перебора всех комбинационных частот заданного порядка и анализа выходного сигнала на предмет попадания в полосу пропускания выходного фильтра каждой комбинационной составляющей. Coleman J.R.[27] и Andricos С., Edmonds R.[28] предлагают реализацию этого метода на программируемых микрокалькуляторах, а Манассевич В. [13] и Goldfarb М.Е. [29] с использованием современной вычислительной техники на языках высокого уровня соответственно Фортран-4 и Бейсик. Основными недостатками этих методов являются их низкая эффективность, вызванная использованием полного перебора, особенно для высоких порядков

комбинационных частот р > 10, выражающаяся в резком увеличении времени расчета значений комбинационных частот с увеличением учитываемого порядка, и возможность применения для решения только простейших задач анализа комбинационных составляющих сигнала,

например для невысокого порядка Р = 5 .

Шарапов Ю.И. [30-33] предлагает использовать для определения

нормированных параметров смесителя # и Цвых аналитический метод, основанный на решении системы линейных неравенств, связывающих значение выходных частот преобразователя с комбинационными частотами для фиксированного порядка р—10. Формирование ограничивающих

18

неравенств производится с использованием номограммы комбинационных частот [13,34]. Перевод данного метода на машинный язык затруднен в связи с отсутствием способов их автоматизированного формирования [25-28].

Логинов В.И. в [39,40] детально рассмотрел процесс формирования пораженных точек номограммы комбинационных частот и разработал теорию вычисления пораженных точек. Им было доказано, что последовательность пораженных точек образует ряд Фарея и проанализированы порядки комбинационных частот, проходящих через каждую пораженную точку. При исследовании геометрии областей, свободных от комбинационных частот номограммы комбинационных частот, автор показал, что такие области являются выпуклыми четырехугольниками, ограниченными прямыми комбинационных составляющих, максимальное число которых равно четырём. Это обстоятельство позволяет сократить число исследуемых пораженных точек до двух соседних из ряда Фарея. Существующий метод нахождения следующей дроби в ряде Фарея [39,40], имеет линейную зависимость числа итераций от порядка учитываемых комбинационных составляющих, что не позволяет ему использоваться в системах реального времени ввиду линейного увеличения времени расчета. Одним из преимуществ данных методов является однозначное нахождение соседних пораженных точек для произвольного порядка комбинационных составляющих. Предлагаемые автором методы повышают эффективность алгоритмов расчета частот комбинационных составляющих не менее чем на один порядок относительно алгоритмов полного перебора, но имеют недостаток по быстродействию. Необходимо разработать более эффективные алгоритмы анализа и синтеза комбинационных частот на основе методов теории чисел и оценить их эффективность.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Грушин, Павел Игоревич, 2014 год

Литература

1. Ильин В.IT., Коган В.Л. Разработка и применение программ автоматизации схемотехнического проектирования.- М.: Радио и связь, 1984.368 с.

2. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / под ред. Тузова Г.И. -М.: Радио и связь, 1985

3. Г.И. Тузов, Ю.В. Урядников, В.И. Прытков и др. Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации / под ред. Г.И. Тузова.-М., Радио и связь, 1993 // с. 261

4. Информационная безопасность телекоммуникационных систем (технические аспекты): Учебное пособие для вузов по специальностям 075500 - Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем и 075600 - Информационная безопасность телекоммуникационных систем / В. Г. Кулаков, и др. . - М. : Радио и связь, 2004 . - 304 с. - ISBN 5-256-01746-2

5. Якубайтис Э.А. Информационные системы и сети. Справочная книга. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 368 с

6. Найденов А. И. Трансформация спектра наносекундных импульсов / А. И. Найденов. - Москва : Советское радио, 1973. - 180 с. : .

7. Заявка РФ на изобретение №2001102653 "Способ и устройство псевдослучайной перестройки рабочей частоты", Постников В.А., Шубенкин В.В., 2001 год.

8. Патент РФ на изобретение №2097923 "Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочих частот и устройство его реализующее", Булычев O.A.; Игнатов В.В.; Щукин А.Н. 1997.

9. Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. - М.: Радио и связь, 2000. - 384 с.

10. Torrievi D.J. Principles of Military Communication Systems-Dedham. - MA: Artech I-Iouse. Inc., 1981 //3P, 1986, №3 c.13.

11. С.Н.Сухман, А.В.Бернов, Б.В.Шевкопляс. Синхронизация в телекоммуникационных системах. Анализ инженерных решений. - М.:Эко-Трендз, 2003

12. Е.В.Авдеев, А.Т.Еремин, И.П.Норенков, М.И.Песков. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике.- Справочник / Под ред. И.П.Норенкова.- М.: Радио и связь, 1986, 368 с.

13. Манассевич В. Синтезаторы частот (теория и проектирование): Пер. с англ./ Под ред. А.С.Галина.- М.: Связь, 1979. 384 с.

14. Тайманов Р.Е. Расчет преобразователей частоты // Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи.- 1961.- Вып.1.с. 127-135.

15. Тайманов Р.Е. Расчет побочных комбинационных частот// Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи.- 1961.Вып.З,-с.138-148.

16. Тайманов Р.Е. Определение оптимального соотношения частот, удовлетворяющего заданному частотному режиму // Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи.- 1961,- Вып.4.с.78-84.

17. Норкин Г.А. К расчету сетки частот доч // Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи.- 1966.- Вып.З.с.145-160.

18. Норкин Г.А. К расчету сетки частот широкодиапазонных возбудителей// Вопросы радиоэлектроники. Техника радиосвязи. 1968.-Вып.1.- с. 145-160.

19. Мартынов В.А., Селихов Ю.И. Панорамные приемники и анализаторы спектра.- М.: Сов. Радио, 1964.- с.

20. Норкин Г.А., Левин В.А. О расчете комбинационных составляющих полупроводникового смесителя в датчиках опорных частот// Вопросы радиоэлектроники. Серия техника радиосвязи. 1968.- Вып.З.- с.86-97.

21. Мовшович М.Е. Полупроводниковые преобразователи частоты.-Л.: Энергия, ленинградское отделение, 1974.- 325 с.

22. Зарецкий М.М. Метод расчета комбинационных составляющих// Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи. 1961.- Вып.4.-с.50-58.

23. Зарецкий М.М. Расчет комбинационных составляющих в устройствах диапазонно-кварцевой стабилизации частоты// Вопросы радиоэлектроники. Серия х. Техника радиосвязи.- 1964.- Вып.l.c.l 15-129.

24. Щербаков Ю.Ф. Анализ комбинационных частот в смесителях// Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая.- 1972.Вып.16.- с.67-80.

25. Щербаков Ю.Ф. Некоторые вопросы анализа комбинационных помех при преобразовании частоты// Радиотехника.- 1972.Т.27.- N 12.- с.7-17.

26. Крекогень Б.П. Метод анализа комбинационных помех при преобразовании частоты//Радиотехника.- 1977.- т.32.- N12.C.34-37.

27. Coleman J.R. Programable calculator perfoms spur analysis // Electronics.- 1976.- no. 18.- p. 108-109.

28. Andricos C., Edmonds R. Hunt for mixer spurs up to any disired order//Microwaves.- 1980.- v. 19.- no.6.- p.71-74.

29. Goldfarb M.E. Intermodulation products: BASIC program predicts troublesome mixing products// Microwave J.- 1985.v.28.- no.5,- p.297-303.

30. Шарапов Ю.И. Выбор частоты гетеродина при отсутствии комбинационных составляющих в полосе пропускания промежуточной частоты // Радиотехника.- 1985.- т.40.- N 2.- с.92-96.

31. Шарапов Ю.И. Преобразование частоты без паразитных комбинационных составляющих// Радиотехника.- 1985.- т.40.- N 12.с. 38-45.

122

32. Шарапов Ю.И. Сравнительная характеристика разностных видов преобразования частоты// радиотехника.- 1986.- N 8.с.66-70.

33. Шарапов Ю.И. Расчет частоты гетеродина и максимально

широкой полосы пропускания без комбинационных составляющих для

F = F + F F > F F = F - F

преобразователей видов пч c г при с г, т г с и

F =F + F F > F

"" г c при г c // полупроводниковая электроника в технике

связи. Вып.26.- М.: Радио и связь, 1986.- с.81-99.

34. Аппаратура для частотных и временных измерений/ под ред. А.П.Горшкова.- М.: Сов. радио, 1971.- 336 с.

35. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие.-Киев: Наукова думка, 1986.- 584 с.

36. Taxa X. Введение в исследование операций: В 2-х книгах. Кн.1.: Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.- 479 с.

37. Taxa X. Введение в исследование операций: В 2-х книгах. Кн.2.: Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.- 238 с.

38. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: практическое руководство /Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.- 238 с.

39. Логинов В.И., Сухотин С.С. Математические модели преобразователей частоты для оптимизации параметров радиоприемных устройств// Тезисы докладов ВНТК "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств.- М.: Радио и связь, 1985.- с.56-57.

40. Логинов В.И., Маркова С.А. Номограмма комбинационных частот - алгоритмический подход// Радиотехника.- 1989.- N 1.с.44-46.

41. Моделирование и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных устройств/ З.М.Бененсон, М.Р.Елистратов, Л.К.Ильин и др.: Под ред. З.М.Бененсона.- М.: Радио и связь, 1981.- 272 с.

42. Зарецкий М.М., Мовшович М.Е. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автоподстройки.- Л.: Энергия, ленинградское отделение, 1974, 225 с.

43. Обзор DSP-процессоров // Электронные компоненты. - 2008,-№3. с.59-62.

44. Н.Кольский. Тенденции развития высокопроизводительных процессоров обработки сигналов. // Современная электроника.- 2011.- №5. с.8-12.

45. Тарасов И. ПЛИС Xilinx как аппаратная база встраиваемых систем. // Встраиваемые системы. - 2009.- №1. с. 125-129.

46. Бухштаб A.A. Теория чисел.- М.: Учпедгиз, I960.- 375 с.

47. Грушин П.И., Логинов В.И., Ямпурин Н.П. Использование ПЛИС в системах автоматизированного распределения частот. // Вестник СГАУ. -2011. №11.с.28-35.

48. Геворкян А.Г., Герливанова A.B., Жолнеров B.C., Лаптев B.C. Расчет коэффициентов частотных преобразований для стандартов частоты// Вопросы радиоэлектроники. Серия общие вопросы радиоэлектроники.-1984.- Вып.8,- с.74-80.

49. Шмидт В. Диофантовы приближения.- М.: Мир, 1983.- 232 с.

50. Хинчин А.Я. Цепные дроби,- М.: Наука, 1978.- 112 с.

51. Грэхем Р., Кнут Д., Паташник О. Конкретная математика. Основание информатики — М.: Мир, 1998. — 704 с

52. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные ряды. Миниатюры из бесконечного рая. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001.-528 с.

53. Грушин П.И., Ямпурин Н.П., Логинов В.И. Быстродействующие методы расчета нелинейных искажений в приемопередающих устройствах. // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской научно-технической конференции. - Нижний Новгород-Арзамас: НГТУ-АПИ НГТУ, 2010 - 575 с.

54. Грушин П.И., Логинов В.И., Ямпурин Н.П. Сравнительная характеристика алгоритмов расчета комбинационных составляющих на основе рядов Фарея. // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева №2(81) 2010. с.21-29

55. W.F.Egan. Practical RF system design. IEEE, 2003-416c.

56. Лем Г. Аналоговые и цифровые фильтры: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 592 с.

57. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с.

58. Vaidyanathan P. P. Multirate systems and filters banks: -New Jersey: Prentice hall, 1993.

59. Грушин П.И., Логинов В.И. Построение на ПЛИС анализатора комбинационных помех при нелинейном преобразовании частот // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2011. - №2. - С. 8-14.

60. Грушин П.И., Логинов В.И. Оценка эффективности алгоритмов расчета комбинационных составляющих на основе цепных дробей. // Тезисы докладов на конференцию «ИСТ- 2010».

61. Грушин П.И., Логинов В.И. Анализ быстродействующих алгоритмических методов расчета комбинационных помех // Тезисы докладов на конференцию «Стабилизация частоты» 2010.

62. Грушин П.И., Логинов В.И. Реализация на ПЛИС алгоритма нахождения двойного диофантова приближения заданного числа на основе рядов Фарея. // Тезисы докладов на конференцию «Физика и технические приложения волновых процессов» 2011.

63. Грушин П.И., Логинов В.И., Ямпурин Н.П. Использование ПЛИС для расчета помех при нелинейном преобразовании частот // Тезисы докладов на конференцию международную молодёжную научно-техническую конференцию «Будущее технической науки», НГТУ им. P.E. Алексеева. 2011.

64. Сорокин И.В., Грушин П.И. Оптимизация частотных параметров конвертора диапазонов // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской научно-технической конференции. - Нижний Новгород-Арзамас: НГТУ-АПИ НГТУ, 2010 - 575 с.

65. Грушин П.И. Алгоритмы расчета мощности и номиналов комбинационных помех преобразователей частоты. // Информационные технологии и прикладная математика, АГПИ, 2012

66. Грушин П.И. Аппаратная реализация устройств управления преобразованием частот на основе рядов Фарея // Информационные технологии и прикладная математика, АГПИ, 2012

67. Грушин П.И. Определение уровней комбинационных помех в устройствах управления преобразованием частоты. // Тезисы докладов на конференцию «Наука молодых - 5».

68. Грушин П.И. Реализация устройств управления преобразованием частот на основе рядов Фарея на ПЛИС. // Тезисы докладов на конференцию «ИСТ- 2012».

69. Грушин П.И., Логинов В.И. Проектирование полосового фильтра с минимальными требованиями к реализации для подавления помех в ближней зоне. // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2012. - №4. - С. 4-8.

70. Simon Haykin. Cognitive Radio: Brain-Empowered Wireless Communications // IEEE Journal on selected areas and communications, vol. 23, No. 2, February 2005, p. 213.

71. Гурьянов И.О. Когнитивное радио: Новые подходы к обеспечению радиочастотным ресурсом перспективных радиотехнологий. Электросвязь, № 8, 2012, С. 5-8.