Борисов Ю.П., Цветнов В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем (1985)

81 81 ОГЛАВЛЕНИЕ 3 5 5 97 !ОО Мй 6 10 16 21 117 !21 136 137 23 26 32 143 149 37 150 !55 15Т 45 58 160 16э 162 167 166 53 63 67 74 170 !75 Предисловие 1, Общие принципы математического моделвровання радиосистем 1.1. Процедура математического моделиронааня . 1,2, Особенности радиосистемы как объекта изучения методами моделирования на ЭВМ . 1 3. Формальяос описание радиосистем 1Л, Задачи моделирования радиосистем нз ЭВМ. Критерии оценка качества решения 2, Математические основы моделирования радиосистем 2Л. Осысвпыс правила Формального описанмя сложных радиагкстем . 2.2.

Псрархичгская структура и способы де«омпознцни радиосистем 2.3. Формальное оп«саине комплексов иа уровне радиосистем 2.4, Формальное описание радиосистем на уровне радиоканалов 2.5. Формалььае ьппсаюы радиосистем и радиоканалов на уров. не устройств 2.6. Формальное опнсанзс радпоустрайств ыа Уровне Функцио. кзльньпг зыспьев 2.7. Принципы н оргаыизацня модыирования радиосистем на цифровых ЭВД! 8. Методы построения математических моделей радвосвстем . ЗЛ, Основные прзнципы перехода от формального описания к математичесхнм моделям 3.2. Класснфнкацяг методов ыостроекия математ«чсскнх моделей радиосистем З.З. 51етады ютел~атнчсско-о описания функцпаыальных звеньев радиосистем п радиоустройств . ЗЛ.

Методы матсматнчегко.о описания сигналов и помех 4. Метод иесущеа . 4.1. Матсматичегьнг чаделы элемегнов радноснстеп н радиоустройств па основе принципиальных схем 4.2. Математические модели элементов раднщястгм ы радиоустройств па основе функциональных схем . 5. Метод комплексной огибающей 5Л, Мате агнч.скос апвсанае комплексных огвбаюшнх сигналов в помех 5.2. Мзтеыатическое описание линейных раднозвеньев 5.3. Матгкатичел,ог ааысаыые бсзынсрцыанных нелинейных раднозвевьев ЗЛ, Математическое оппсапче иысрциааыь;х ыелыпгйных радио- звеньев 5.5, Матеиагн~егкис модели элементов ралнеснстеы и радиоустройств на основе принципиальных схем 5,6.

Матеыатпческне ыоделы радиосистем и 11аэыоэстройств на основе Функциональных схем 6. Метод статкствческах эке~гзаксптов б ' Пэстросъпс э«знзалеатаы метадон статастпческой лннсарызаюгв 6.2. Построение эквдзалс«тов методом гармоыпг1сской сгатыстнчсскоы лписзразапчч 6 3 Построенае статнстичссках эквхватечтов ыгподоч генерации б 4. Пастрасш,с статнствчсскпх эквавалентов методом фильтра.

паб эзчациа эата параметра 6.5. Эквнзалггты дискрпмннатсрав прп отсутствии помех 6 б. Статиста с~«за э«вива; вты дпсьрнманаторов в присутствии неинформатнвных помех 6.7. Ста;нс1 г еск ~ экэквалснгь гыгскр ышааторов в прысутстнви инфо!эчзтнаных помех 7. Метод пкфодмапнанзога параметра 7Л. Задачи, решаемые методам информацнан ого параме ра .

7.2. С«юность метода нпформациоснога пара«стра Т.З. Математические мопеды геыератара, управляетппа напряжением 7.4. Притер чатсматыческога чо.еларовання;адкосястсм и раднаустгой"тз метадон ;п.формационного параметра Список тктсрет,р«1 ББК 32.81 Б82 УДК 53.072:681.3 (024) Борисов Ю. Пм Цветнов В. В. Б 82 Математическое моделирование радиотехни. ческих систем и устройств — М.: Радио и связь, 1985. — 176 с., ил,— (Б-ка радиоинженера «Современная радиоэлектроника») 43 к. 10000 зкз. Изложены методы формирования математических моаелей радиотехнических систем н устройств.

Особое внимание уделено функциональному моделированию радиосистем. Сформулирован круг задач исследования н проектирования систем, которые целесообразно решать методамн моделяровання мв ЭВМ. Приведены прммеры моделирования радиосистем. Для радномнженеров. Может быть полезна студемтам вузов. 2402020000 — 093 ВБК 32.31 В овв(оП-вв тов-в4 ВФ.2 Редакционная коллетиьо С. В.

Бородич, Г. А. Говядинов, Л. С. Гуткин (вам. отв. редакто- ра), В. А. Котельников, М. В. Максимов, В. И. Сифоров (отв. ре- дактор), В. В. Шкирятов, И. И. Чистяков Е, Н. Сальников. Рецензенты: докт. техн. наук А. И. Леонов, канд. техн. наук Л. К. Ильин Редакция литературы но радиотехнике БОРИСОВ ЮРИЙ ПЕТРОВИЧ ЦВЕТНОВ ВАЛЕРИЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАИИЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТРОИСТВ Редактор Т.

М. Толмачева. Хупожественный редактор Т. В..Бусарова. Теквическнй редактор Л. А. тершнова. Корректор Т. В. Дзеэнщович ИВ еа 347 Сдано в набор 03.10.84 Подписано в печа~ь 12.02.85 Т 03320 формат 3434 108/з» Бумага кн.-журн. № 2 Гарнитура литературная Печать высокая уел. печ. л.

9Д4 усл. кр.отт. 9.555 уч:нзд. л. 8,38 Тираж 10 000 экз. Иэд. № 20139 Зек. № 123 Цена 45 к. Издательство «Радио и срязь». 101000 Москва, Почтамг, О!и ОМ Московское производственное объединение «Первая Образцовая типография» союзполиграфпрома при государственном комитете ссСР но делан нэдатрльстр, полнграфнм и книжной торговли. 113054, Москва, Валовая, 28. Вр Издательство «Радио н связь», 1005 ПРВДИСПОВИй Математическое моделирование радиотехнических Систем и уст!ройств на ЭВМ является прогрессивным и весьма экономичным способом их исследования ипроектирования.

Оно позволяет существенно ускорить и в значительной степени автоматизировать процесс разработки радиоанстем и повысить их качество. Однако успешное решение Инженерных задач методами математического моделирования на ЭВМв значительной степечи зависит от состоятельности используемых матемапичеоиих моделей: от их способности давать новую Информацию о системе в процессе !исследования ее модели и от возможности реализации модели на ЭВМ. Выбор топо или нного метода математического моделирова1ния и построения математической модели радиосистемы, отвечающей поставленной инженерной задаче,не может быть формализован, требует от разработчика творческого подхода и достаточно глубоких знаний в области теории математического моделирования радиосистем. Ка» показывает практика, выбор адекватной математической модели, позволяющей достаточно быстро и эффективно решить постввленную инженерную задачу на ЭВМ, обычно представляет наибольшие трудности и еще недостаточно освещен как в отечественной, так и в зарубежной литературе.

Поэтому развитие теории построения математических моделей радиотехнических устройств и систем, реализуемых на ЭВМ, имеет важное практическое значение. Математическое моделирование на ЭВМ (цифровое, аналоговое, аналого-цнфровое) состоит из четырех основных этапов. Эта и 1. Формулировка задачи моделирования, разработка математической модели радиосистемы и программы ее исследования.

Это наиболее трудный и нестандартный этап, цель которого †формализац поставленной задачи моделирования и ее математическое описание. Существование приемов формализации и фундаментальных методов математического описания радиотехнических задач не облегчает этого этапа, 3 который существенно зависит от опыта, интуиции и квалификации радиоинженера. К тому же некоторые задачи вообще не подлежат формализации, что существенно затрудняет:моделирование. Этап 2. Составление цифровых моделей, программирование и отладка моделирующей программы исследования радиосистемы (при использовании цифровой ЭВМ) или составление структурной схемы аналоговой модели и ее отладка (при использовании аналоговой ЭВМ). Этот этап может быть в значительной степени формализован и требует лишь умения составлять экономичные модели с минимизацией машинного времени при заданной точности моделирования.

Этап 3. Проведение моделирования радиосистемы для заданных ситуаций ее использования и оформление результатов моделирования. Этап 4. Интерпретация результатов моделирования, позволяющая получить новую информацию об объекте исследования. Все этапы моделирования выполняются радиоинженерами и требуют от них высокой квалификации, Вместе с тем реализация задач моделирования требует значительного объема рутинного труда, который в ряде случаев может быть формализован и в определенной степени автоматизирован. Основная задача данной книги — последовательное изложение методов формализации (математического описания) задач радиоэлектроники и методов составления математических моделей радиосистем н радиоустройств. В книге изложен единый подход, позволяющий строить математические модели радиосистем на различных иерархических уровнях сложности.

Для каждого метода приводится библиотека математических моделей их элементарных звеньев. Последние являются банком данных, позволяющим по функциональной схеме радиосистемы строить реализуемые на ЭВМ математические модели. В книге приведены примеры, иллюстрирующие излагаемые методы. Авторы выражают глубокую благодарность Л. С. Гуткину, который явился инициатором написания этой книги. Отзывы и замечания следует направлять в издательство «Радио и связь» по адресу: 101000, Москва, Почтамт, а/я 693. $.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОСИСТЕМ ТЛ. ПРОЦЕДУРА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Математическим моделированием называется исследование объекта или явления с помощью математической модели, которая воспроизводит наиболее важные черты оригинала. Если математическая модель реализована иа аналоговой или цифровой ЭВМ, то моделирование называют машинным. Математическая модель — фомальное описание объекта или явления при помощи функциональных или логических операторных соотношений, алгебраических, интегродифференциальных и других уравнений, которые могут быть представлены как в незамкнутой, так н в замкнутой (разрешенной) форме. Основным продуктом моделирования является новая информация об изучаемом объекте или явлении, которая позволяет расширить и углубить их описание. Моделирование можно считать завершенным, если полученная информация достаточна для принятия определенного решения.

В случае использования метода моделирования на ЭВМ, решение может быть принято в итоге последовательного выполнения следующих процедур (рис. 1.1). !. Формулировка задачи моделирования, включающая: совокупность новых сведений, которые необходимо получить в результате моделирования; определение границ подлежащего моделированию объекта; совокупность ограничений и допущений, при которых будет проводиться моделирование. 2. Сбор и оценка априорной информации об объекте исследования.