Диссертация (1136166), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Примером таких узлов является предусилитель. Их введение в модельнецелесообразно, поскольку результаты моделирования потребуют введения поправок и вконечном счете не изменятся. Однако модель может в необходимых случаях дополнятьсяспециальными функциональными входными узлами, например, трансформирующимизвеньями, используемыми для диапазона А [46, 47].Основным назначением предложенных моделей является моделирование функцийИП при проведении виртуальной сертификации РЭС по уровню помехоэмиссии.
Моделине предназначены для моделирования переходных процессов при перестройке приемника,т.е. динамики показаний ИП при перестройке, что не требуется при классическихизмерениях по электромагнитной совместимости. Модели допускают конфигурированиенепосредственно в ходе моделирования. Установление текущих показаний в этом случаетребует завершения переходных процессов, вызванных конфигурированием; минимальнаядлительность переходного процесса, очевидно, будет соответствовать скачкообразномуизменению конфигурирующих напряжений. Для сокращения времени моделирования прискачкообразной перестройке по частоте следует разряжать остаточную энергию емкостидетектора и устанавливать нулевое состояние модели ИИП в принудительном порядке.Разработку механизмов предустановки состояния моделей ИП следует отнести кдальнейшему развитию тематики.Если рассмотреть модель ИП КД для диапазонов C и D, то можно отметить, чтоона характеризуется чрезвычайно широким разбросом постоянных времени.
Если105постоянная времени разряда квазипикового детектора составляет 550 мс, а для контуровпреселектора для частот около 1000 МГц — примерно 10-13 с, то указанный разброссоставит около двенадцати порядков. С точки зрения моделирования это означает, что длявыхода на установившееся показание потребуется значительное число шагов, вособенности при ограничении временного интервала для повышения точности. Прииспользовании обычных вычислительных средств для осуществления моделирования винтервале от нуля до нескольких секунд может потребоваться несколько сотен машинныхчасов, что, естественно, неприемлемо. Поэтому использование полных моделей ИП сприемлемыми вычислительными затратами оказывается рациональным только длядиапазонов А и В.Указанный недостаток побуждает к поиску методов упрощения моделей ИП. Длядиапазонов C, D, E возможно использование упрощенных моделей, основанных наследующем обстоятельстве.
ИП с любым типом детектора воспринимает одинаковолюбыесигналы,пропускания[22].имеющие одинаковыеПоэтомуспектральныеосуществлениехарактеристикипредварительноговпереносаполосеспектра,характерного для частоты настройки, в область промежуточной частоты, теоретически неповлияет на результаты измерений и моделирования. Решение вопроса разработкиупрощенных моделей ИП предлагается в разделе 2.4.Выбор значения промежуточной частоты. Одним из основных параметроврадиоприемников, в т.ч. измерительных, является значение промежуточной частоты. Онаможет быть выше и ниже текущей частоты настройки ИП. Общим требованием являетсято, что период, соответствующий промежуточной частоте, должен быть много меньшехарактерныхпостоянныхвременидетектора.Тогдатеоретическийанализфункционирования ИП, проведенный, например, в [22], будет характеризоватьсяуниверсальностью и применимостью для всех ИП с аналоговой обработкой сигналов.В [84] отмечается, что выбор значения промежуточной частоты определяетсяоптимальной добротностью колебательных контуров, используемых в ФПЧ.
Значение ПЧдолжно выбираться так, чтобы заданная полоса пропускания dfПЧ (по уровню минус 3 дБ)получалась при некоторой нормальной добротности контуров ФПЧ. Нормальнаядобротность Q определяется выбранной элементной и технологической базой. В [84]предлагаетсяследующаяформуладлярасчетапромежуточнойчастотыприиспользовании n каскадов с критической связью:f ПЧ df ПЧ Q1, 414 n 2 1.(2.62)106В фильтре ПЧ, как отмечалось выше, используется двухкаскадный резонансныйфильтр, т.е. N = 2. Можно показать, что f 1, 41df ПЧ . Если задать добротность каждогоиз контуров Q = 100 для оценочных расчетов, то значения промежуточных частот длядиапазонов A — E будут соответствовать приведенным в таблице 2.5.
В диапазоне частотE [9] для ИП с детекторами, отличными от квазипикового, задается импульсная полосапропускания f ИМП , равная 1 МГц. Для двухкаскадного фильтра с критической связьюмежду контурами имеем f ИМП 1,05f , откуда для диапазона E Δf = 952,381 кГц.Результаты расчета значений ПЧ для этих данных приведены в таблице 2.5.Таблица 2.5. Расчетные и выбранные значения ПЧ для диапазонов частот А — ЕПолоса частотРасчетное значение промежуточнойчастоты при Q = 100, кГцВыбранное для модели ИП значениепромежуточной частоты, кГцABC,DE12,470560,9007479593605100100010000В [84] отмечается, что специфика приемных устройств часто приводит к тому, чтоуравнение (2.62) не всегда возможно либо нецелесообразно использовать для расчета ПЧ.Классический случай состоит в нахождении расчетного значения ПЧ в диапазонепринимаемых частот, когда на детектор приемника действует сочетание промежуточнойчастоты и частот принимаемых сигналов.
В этом случае интервал принимаемых частотвблизи промежуточной окажется пораженным интерференционным свистом. Этосоответствует рассчитанным значениям fПЧдля выбранного значения добротности вдиапазоне частот A и B, и использовать их в моделях ИП нельзя.В практике моделирования необходимо использовать другие критерии выборазначения ПЧ по причине принципиального отсутствия понятия нормальной добротности всилу идеальности используемой «элементной базы».
При этом нецелесообразноподвергать дальнейшей обработке высокочастотную часть спектра при его расщеплении всмесителе, поскольку это связано с необходимостью уменьшения максимальнодопустимого шага для моделирования, хотя и используется в некоторых реальных ИП, вособенности для диапазонов частот A и B.С учетом сделанных выше замечаний, а также проведенных экспериментальныхисследований можно предложить к использованию значения ПЧ, указанных в таблице 2.5.В целом, при выполнении моделирования возможно использование любых значений ПЧ,не лежащих вблизи нулевых значений и обеспечивающих селекцию в полосе, на порядокбольшей f для данного интервала частот. Выбранные значения промежуточных частотбудут использоваться в дальнейших исследованиях моделей ИП, включая их калибровку.107Пример моделирования ИП с квазипиковым детектором приводится в работах[96, 97].
Исследования, выполненные с использованием полной модели для диапазона А,показали, что условие абсолютной калибровки выполняется с точностью порядка 3 %, чтозначительно меньше установленного стандартами [46, 47] допуска ± 1,5 дБ (20 %).Выполнение условия абсолютной калибровки свидетельствует о работоспособностимодели и о возможности дальнейшего углубления теории моделирования ИП.2.4. Повышение вычислительной эффективности моделей ИПи разработка их упрощенных вариантовПотенциальные возможности для уменьшения длительности моделированияизмерительных приемников.
Моделирование с использованием радиочастотныхсигналов и необходимость обеспечения сходимости численных методов приводят к тому,что максимальный шаг моделирования должен ограничиваться значениями, примерно надва порядка меньшими, чем период, соответствующий текущей частоте настройки моделиИП [96]. Вместе с тем, в интервале времени, в котором проводится моделирование,показания по модели должны выйти на установившийся уровень. Обычно конечное времясимуляции моделирования составляет несколько секунд, т.к. в модели используется схемазамещения ИИП [92]. Следовательно, моделирование в интервале времени от нуля домомента выхода на установившееся показание требует порядка 1010…1011 шаговмоделирования для частот около 1 ГГц.
Оптимизация использования временных имашинных ресурсов, снижение общей длительности моделирования могут бытьпроведены при помощи изложенных ниже подходов.На основе анализа современных методов моделирования, выполненного в разделе1.5, были предложены функционально-интерфейсные модели [98], отличающиесяиспользованиемформальногоадекватностьювнешнихпредставленияэлектрическихконфигурирующихинтерфейсов,воздействийпредназначенныеидлямоделирования РЭС как целостности. Представление о ФИМ позволяет рассматривать дватипа полных моделей ИП:— полностью конфигурируемые модели (ПКМ), куда вводятся все параметры,перечисленные в разделе 2.3;— диапазонные модели (ДМ), предназначенные для использования в одном издиапазонов частот по СИСПР, для которых единственным изменяемым параметромявляется текущая частота настройки.Переход к диапазонным моделям позволяет уменьшить время моделирования ИПза счет частичного исключения цепей формирования управляющих воздействий ипараметрических моделей отдельных узлов, заменяемых в данном случае на классические.108Это ведет к уменьшению количества узлов в модели и функций, предъявляющихповышенные требования к сходимости численных методов [61].Можно рассматривать два основных направления с точки зрения повышениявычислительной эффективности моделей ИП:— исключение из схемы замещения высокочастотной части, включая преселектори гетеродин, объединенный со смесителем [96], за счет предварительных математическихпреобразований входных сигналов, что позволит существенно увеличить максимальныйшаг моделирования во временной области;— замену модели ИИП в обоснованных случаях усредняющими цепями с меньшимвременем выхода на установившийся режим, что позволит сократить необходимоеконечное время моделирования.Возможность замены входного сигнала на эквивалентный на ПЧ обусловлена тем,что отклик фильтра, согласно [77], при подаче единичного импульсного воздействияопределяется только его характеристиками и спектральной плотностью на частотенастройки.
Для периодических воздействий реакция фильтра будет определяться наборомгармонических составляющих спектра вблизи частоты настройки. Ниже модели ИП сисключенной высокочастотной частью будем называть упрощенными (УМ), полагая, чтоони также предназначены для использования только для одного из диапазонов СИСПР.Функция инерционного индикаторного прибора в ИП КД состоит в формированиитребуемой импульсной характеристики. Она реализуется совместно с остальными частямитракта ИП — ФПЧ и квазипиковым детектором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
