Диссертация (1136166), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В случае, если известны структурные илифункциональные схемы, их можно использовать в качестве основы для разработкифункционального блока ФИМ.Если структура РЭС неизвестна, то исходными данными для построения моделидолжны быть приняты функциональность РЭС и некоторая гипотеза о принципах еёреализации. В этом случае модель приобретает статус феноменологической [65]. Методыпостроения таких моделей на текущий момент слабо проработаны.Если о составных частях и функциональных единицах РЭС имеется достаточноеколичество информации, то предпочтительно строить функциональные ячейки ФИМтаким образом, чтобы они имели соответствующие блокам реальных РЭС параметры. Этоприближает макромодельное представление РЭС к физической реализации.Перспективы практического использования ФИМ.
Основным назначениемфункционально-интерфейсных моделей является моделирование РЭС в целом, т.е. какединиц, участвующих во взаимодействиях более высокого уровня. Отсюда следует, чтоФИМ могут использоваться на системном уровне.
К одной из перспективных областейприменения ФИМ можно отнести моделирование средств измерений. При этом каждое изних должно быть представлено своей ФИМ. Для моделирования условий проведенияизмерений последние могут быть представлены в виде единой модели. Такой подходможет быть весьма полезен при разработке методологии осуществления виртуальнойсертификацииРЭСпоуровнюизлучаемыхрадиопомех.Применительнокразрабатываемой тематике модель измерительного приемника должна использоваться науровне взаимодействия средств, вовлеченных в процесс сертификационных испытаний.67К вопросам в области функционально-интерфейсного подхода к моделированиюРЭС в целом, требующим в будущем дополнительной проработки, следует отнести:— разработку методов построения функциональных блоков ФИМ для конкретныхклассов радиоэлектронных средств;— создание библиотеки унифицированных функциональных ячеек;— разработку подходов к построению адекватных сигнальных интерфейсов ФИМв отсутствие достаточной информации о них;— разработку методов формализации внешних управляющих воздействий привыполнении моделирования.Из изложенного следует, что развитие ФИМ является важной теоретической ипрактической задачей, решение которой способствует совершенствованию методовмоделированиярадиоэлектронныхсредств.Теперь,когдавыявленаструктура,особенности и методы формирования параметрических и функционально-интерфейсныхмоделей, следует перейти к построению моделей измерительных приемников какосновного средства оценки уровня радиопомех.2.2.
Разработка моделей узлов измерительных приемников иметодов идентификации их параметровГипотезаопринципефункционированияизмерительногоприемника.Стандарты [46, 47], устанавливающие требования к оборудованию для измеренияпараметров индустриальных радиопомех, не указывают принципы его построения, чтопозволяет использовать как цифровые, так и аналоговые схемы обработки сигналов. Какотмечается в [71], модели измерительных приемников (ИП) могут формироваться вразных видах.
В частности, могут рассматриваться:— модели на основе цифровой обработки сигналов;— формальные математические модели;— модели, реализованные в виде блок-схем с использованием сред графическогопрограммирования;— схемные модели на основе аналоговой обработки сигналов.Схемы замещения ИП, в которых используется цифровая обработка, должныпредусматривать квантование входных сигналов по уровню и выборку по времени.
Онидолжны содержать элементы, реализующие функции аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, цифровых фильтров и детекторов. При этом модель ИП наоснове цифровой обработки может быть представлена в разных формах, в т.ч. вматематической на основе законов булевой алгебры [72, 73].68Формальные математические модели предусматривают формульное описаниесвойств объекта.
Порядок перехода к формальным математическим моделям зависит от ихисходной формы. Например, если модель РЭС представлена в виде электрической схемы,то математическое описание обычно получают путем объединения компонентныхуравнений [26]. Аналогичным образом они могут быть построены для устройств,реализующих алгоритмы цифровой обработки информации.
Формальные математическиемодели являются наиболее абстрактной формой представления информации об объекте,однако могут использоваться непосредственно для анализа его свойств и извлечениякакой-либо новой информации.Модели, реализуемые в средах графического программирования, используются вспециальных программных средах, например, в системе LabVIEW [74]. В данном случаемодель может строиться на основе как аналоговой, так и цифровой обработки сигналов.Исходной точкой для построения модели является её математическое описание. Модельформируется из блоков, каждый из которых имеет свои передаточные функции [75].Модели РЭС обычно строятся в виде схем замещения, отражающих их наиболеесущественные свойства. Это определяется хорошей проработкой и алгоритмизациейметодов, позволяющих перейти от схемной модели РЭС к её математическому описанию,на основе которого и проводится моделирование.
Для этого схема замещения описываетсяв графическом или в текстовом виде в соответствии с требованиями выбраннойпрограммы моделирования [26]. Поэтому целесообразно модели ИП и других средствизмерений разрабатывать в схемном виде.Поскольку стандарты [46, 47] не предписывают использование конкретной схемыобработки сигналов, то в основе построения схемной модели ИП должна лежать гипотезао принципе его функционирования. Анализ структурных схем аналоговых ИП показал,что большинство из них строятся по принципу супергетеродинного приемника с однойлибо с двумя промежуточными частотами. Отсюда следует, что модель ИП должнасодержать следующие основные функциональные узлы:— преселектор (входной фильтр);— смеситель и гетеродин;— фильтр промежуточной частоты (ПЧ);— детектор;— инерционный индикаторный прибор (ИИП).Инерционный индикаторный прибор используется для взвешенной оценки уровнярадиопомех и наиболее важную роль играет для ИП с квазипиковым детектором.69Указанные узлы ИП должны, как отмечалось выше, замещаться параметрическимимоделями.
Ниже модели узлов ИП рассматриваются в последовательности, отличной отприведенного перечисления, что оправдывает себя с методической точки зрения.I. Разработка параметрической модели фильтра ПЧ ИПХарактеристикифильтровПЧизмерительныхприемников.Основнойфункцией фильтра ПЧ (ФПЧ) является выделение некоторого участка спектра послепереноса на промежуточную частоту. Сигналы, формируемые ФПЧ, затем подаются надетектор того или иного типа.Характеристики избирательности ФПЧ задаются стандартами [46, 47]. Согласно[46], основной из них является полоса пропускания на уровне -6 дБ, которую обозначимΔf. В разных частотных диапазонах используются ФПЧ с разными значениями Δf:— Δf = 200 Гц для частот от 9 кГц до 0,15 МГц (диапазон А);— Δf = 9 кГц для частот от 0,15 до 30 МГц (диапазон B);— Δf = 120 кГц для частот от 30 до 1000 МГц (диапазоны C, D).Стандарт [46] в основном ориентирован на широкое использование ИП сквазипиковым детектором (ИП КД) на частотах до 1000 МГц.
Однако с развитиемэлектроники и появлением быстродействующих импульсных устройств расширялся испектр генерируемых ими помех. Поэтому в [47] вводится еще одна полоса частот —от 1 до 18 ГГц (диапазон Е). Для этих частот для ИП с любым типом детектора обычнозадается импульсная полоса пропускания ΔfИМП, равна 1 МГц.В стандарте [46] приводятся графики, на которых указаны границы, в пределахкоторых должны лежать характеристики избирательности ФПЧ.
Они приведены нарис. 2.3 для значений Δf, равных 0,2, 9 и 120 кГц. По оси абсцисс отложена абсолютнаярасстройка df, а по оси ординат — коэффициент ослабления KO.ФПЧ считается пригодным для использования в измерительном приемнике, еслиего амплитудно-частотные характеристики укладываются в эти шаблоны. Стандарты[46, 47], оговаривая основные свойства ФПЧ, не указывают методы их практическойреализации. Последние в виде рекомендаций можно найти в документах МСЭ и другихорганизаций,занимающихсяпроблемамиизмерениярадиопомех.Приведенныехарактеристики избирательности могут быть получены при использовании полосовыхфильтров, состоящих из некоторого количества одинаковых каскадов.Согласно [22], в качестве частотно-избирательной системы ИП рекомендуетсяиспользовать двухкаскадный полосовой фильтр на основе резонансных контуров странсформаторной связью критического уровня, настроенных на частоту, равнуюпромежуточной.
Схема одного каскада такого фильтра приведена на рис. 2.4. Ниже будем70полагать, что контуры построены на основе идентичных элементов, т.е. чтосопротивления, индуктивности и емкости имеют одинаковый номинал во всех каскадахфильтра. Считается, что вход каждого из каскадов подключен к источнику тока.а)б)Рис. 2.3. Границыхарактеристикизбирательности для ФПЧс полосой пропусканияпо уровню -6 дБ:а) 0,2 кГц; б) 9 кГц; в) 120 кГцв)Из изложенного следует, что в целях построения параметрической модели ФПЧИП необходимо связать параметры элементов схемы двухкаскадного фильтра с егохарактеристиками, в т.ч. с теми, которые нормируются стандартами [46, 47].RRMССВходВыходLLРис.
2.4. Каскад полосового фильтра на основеРис. 2.5. Отклик ФПЧрезонансных контуров с индуктивной связьюИП на короткий входной импульсОбычно в практике проектирования полосовых фильтров используются трихарактеристики избирательности [22]: введенная выше полоса пропускания Δf,эффективная полоса ΔfЭФФ и импульсная полоса ΔfИМП.
Пусть частотная передаточнаяфункция ФПЧ описывается зависимостью G(f), равной G0 на резонансной частоте f0.Введем нормированную функцию g ( f ) G ( f ) / G0 . Согласно определению,71122f ЭФФ 2 G ( f ) df g ( f ) df .(2.1)G0 00Импульсные свойства ФПЧ оцениваются по выходному напряжению при действиинавходеоченькороткогоимпульса.Прианализереакциифильтраобычнопредполагается, что входной импульс имеет бесконечную амплитуду и нулевуюдлительность, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
