Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка и исследование алгоритмов расчета широкополосных согласующих устройств

Диссертация: Разработка и исследование алгоритмов расчета широкополосных согласующих устройств
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Фундаментальный вклад в теорию анализа и расчета согласующих устройств внесли советские, российские и зарубежные ученые, среди ко4 торых: A.JI. Фельдштейн, JI.P. Явич, Э. В. Зелях, Б. М. Заикин, Л.Г. Плав-ский, А. Е. Смирнов, Л. Г. Малорацкий, И. И. Чупров, Г. А. Дегтярь, Г. Н, Девятков, М. А. Силаев, И. П. Бушминский, Г. П. Петин, А. Е. Смирнов, В. И. Говорухин, Б. И. Ивлев, А. Н. Шишмаков, Б… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Анализ методов расчета существующих схем согласующих 9 устройств
    • 1. 1. Общие замечания
    • 1. 2. Общая теория анализа основных характеристик согласующих 9 устройств
    • 1. 3. Обзор методов анализа и конструктивных исполнений 13 согласующих устройств
    • 1. 4. Выводы
  • 2. Исследование характеристик широкополосных согласующих 27 устройств
    • 2. 1. Общие замечания
    • 2. 2. Разработка методов расчета и анализа основных характеристик 28 широкополосных согласующих устройств различных конструктивных исполнений
    • 2. 3. Погрешности преобразования матричного анализа
    • 2. 4. Выводы
  • 3. Разработка методов расчета и анализа основных характеристик 65 широкополосных согласующих устройств с использованием ферритов
    • 3. 1. Общие замечания
    • 3. 2. Электромагнитные параметры ферромагнитных материалов в 65 переменных синусоидальных полях
    • 3. 3. Анализ двухсекционного трансформатора с использованием 72 феррита
    • 3. 4. Выводы
  • 4. Экспериментальные исследования широкополосных 75 согласующих устройств
    • 4. 1. Общие замечания
    • 4. 2. Моделирование широкополосных согласующих устройств
    • 4. 3. Экспериментальные исследования погрешностей матричного 88 анализа
    • 4. 4. Методика выбора конструктивного исполнения 128 широкополосных согласующих устройств
    • 4. 5. Выводы

Разработка и исследование алгоритмов расчета широкополосных согласующих устройств (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы. Тенденцией развития современных полупроводниковых приемопередающих устройств является непрерывное продвижение в область высоких частот, повышение требований к уровню преобразуемой мощности, ширине полосы рабочих частот, надежности и технологичности при одновременном уменьшении веса и габаритов. Этому в значительной степени способствует прогресс твердотельных технологий, который привел к созданию новых типов электронных приборов, и к возможности проектирования новых схем и систем в интегральном и полупроводниковом исполнении. При этом проектирование и анализ разрабатываемых интегральных схем, работающих в области высоких частот, а также устройств и систем на их основе, неизбежно должны быть более детальными и точными. Этот фактор, а также необходимость учета значительного числа других факторов, обусловленных спецификой СВЧ — диапазона, порождают проблему разработки единых методологических и математических основ эффективного и качественного проектирования с использованием современных САПР.

Важной частью общей проблемы разработки современных полупроводниковых приёмопередающих устройств является проблема широкополосного согласования произвольных импедансов источника сигнала и его нагрузки. Решение этой проблемы представляет большую практическую значимость, так как позволяет обеспечить оптимальное построение широкополосных приёмо-передающих трактов на этапе проектирования, за счёт наилучшего построения и использования внутренней структуры устройств.

Активные исследования в области проектирования широкополосных согласующих устройств ведутся, начиная с 70 — х годов 20 столетия, как в нашей стране, так и зарубежом. Были получены различные варианты конструктивного исполнения таких устройств, а также методы их анализа.

Фундаментальный вклад в теорию анализа и расчета согласующих устройств внесли советские, российские и зарубежные ученые, среди ко4 торых: A.JI. Фельдштейн, JI.P. Явич, Э. В. Зелях, Б. М. Заикин, Л.Г. Плав-ский, А. Е. Смирнов, Л. Г. Малорацкий, И. И. Чупров, Г. А. Дегтярь, Г. Н, Девятков, М. А. Силаев, И. П. Бушминский, Г. П. Петин, А. Е. Смирнов, В. И. Говорухин, Б. И. Ивлев, А. Н. Шишмаков, Б. Н. Красноголовый S. Maas, Т. Abele, Y Shimado, Н. Berner, К. Haddad, N. Hughess и другие.

Однако, в настоящее время остаются нерешенными следующие задачи:

1 Несмотря на успехи практического проектирования широкополосных согласующих устройств, в самой общей постановке, данная проблема всё ещё остаётся без должного теоретического обоснования и соответствующих методов расчета.

2 В существующих работах до сих пор не решена проблема создания единой методики расчета согласующих устройств для различных конструктивных исполнений. В частности, отсутствует обобщенный аналитический метод расчета и анализа основных характеристик широкополосных согласующих устройств для разнообразных конструктивных исполнений.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка единого метода расчета основных параметров широкополосных балансных симметрирующих трансформаторов сверхвысокочастотного диапазона различного конструктивного исполнения.

Задачи исследования. Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Анализ существующих конструкций балансных симметрирующих трансформаторов, методов их расчета и определение путей улучшения характеристик таких устройств.

2. Разработка конструкций балансных симметрирующих устройств с улучшенными характеристиками и методов их расчёта.

3. Разработка общего аналитического метода анализа и расчёта параметров симметрирующих трансформаторов в различном конструктивном исполнении.

4. Экспериментальные исследования разработанных методов, алгоритмов расчёта широкополосных согласующих устройств.

Методы исследований. Основная часть работы выполнена с применением теории цепей СВЧ, теории матричного анализа, теории решения систем дифференциальных уравнений. Все расчёты получены с использованием численных методов, реализованных в средах математического программирования и имитационного моделирования с помощью пакета программ AWR MicroWave Office 2002, MathCAD.

Научная новизна работы. Научная новизна работы заключается в разработке единого метода анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, основанного на матричных преобразованиях, универсального для различных конструкций. Разработанный метод позволяет автоматизировать процесс проектирования таких устройств, заключающийся в выборе конкретного конструктивного исполнения и расчета всех параметров и характеристик широкополосных согласующих устройств.

Практическая значимость работы.

В работе изложен метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, который позволяет проектировать современные высокостабильные согласующие устройства сверхвысоких частот. Его преимущества доказаны результатами экспериментального и имитационного моделирования.

Применение данного метода расчета этих устройств позволяет автоматизировать процесс анализа и проектирования радиотрактов современных цифровых радиостанций.

Предложенный метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, рекомендации по его применению для повышения качества широкополосных согласующих устройств, применяемых в цифровых радиотрактах мобильных средств связи приемопередающих трактов, были внедрены в серийной продукции ведущего предприятия радиотехнической отрасли ОАО «КорпорацияНовосибирский завод Электросигнал», лауреата премии Совета министров СССР в области науки и техники, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Результаты данной работы были успешно внедрены в учебный процесс СибГУТИ, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Результаты теоретического и экспериментальных исследований могут быть полезны широкому кругу разработчиков научно-исследовательских проектных учреждений, занимающихся проектированием мобильных средств связи.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Единый метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, универсальный для различных конструктивных исполнений.

2. Рекомендации по конструктивному изменению существующих балансных симметрирующих трансформаторов с целью улучшения их параметров.

3. Методика автоматизированного проектирования широкополосных согласующих устройств, позволяющая осуществить выбор конкретного конструктивного исполнения.

4. Результаты экспериментального и имитационного моделирования метода расчета параметров широкополосных согласующих устройств.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на международных и российских конференциях различного уровня: Proceeding of Siberian Workshop on 7.

Electron device and materials EDM 2003, Чемал, 2003 г.- ., Proceeding of Siberian Workshop on Electron device and materials EDM 2004, Чемал, 2004 г.- ., Proceeding of Siberian Workshop on Electron device and materials EDM 2005 Чемал, 2006 г.- Современные проблемы радиоэлектроники (СПР-2004), Красноярск 2004 г.- Сибдальсвязь 2005, Новосибирск-Владивосток, 2005 г.- ИХ международная конференция Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП -2006)., Новосибирск, 2006 г.- IX международная конференция Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП- 2008), Новосибирск, 2008 г.

Тезисы или содержания докладов были опубликованы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемнадцать работ, в том числе три статьи в сборниках, рекомендованных ВАК, одна статья, депонированная в ВИНИТИ, десять докладов на НТК различного уровня.

Основные результаты работы и их значение.

Научные результаты:

Разработанный единый метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, основанный на матричных преобразованияхуниверсальный для различных конструктивных исполнений.

Несмотря на то, что разработанный метод анализа и расчета таких устройств имеет следующие ограничения по применению — одномодовость, диапазон линейности феррита, экспериментальные исследования показали возможность его применения.

Разработанные рекомендации по конструктивному изменению существующих балансных симметрирующих трансформаторов позволяют улучшить их параметры.

Разработанная методика автоматизированного проектирования широкополосных согласующих устройств позволяет автоматизировать выбор конкретного конструктивного исполнения таких устройств.

Практические результаты.

В работе изложен метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, который позволяет проектировать современные высокостабильные согласующие устройства сверхвысоких частот. Его преимущества доказаны результатами экспериментального и имитационного моделирования.

Применение данного метода расчета этих устройств позволяет автоматизировать процесс анализа и проектирования радиотрактов современных цифровых радиостанций.

Предложенный метод анализа и расчета широкополосных согласующих устройств, рекомендации по его применению для.

132 повышения качества широкополосных согласующих устройств, применяемых в цифровых радиотрактах мобильных средств связи приемопередающих трактов, были внедрены в серийной продукции ведущего предприятия радиотехнической отрасли ОАО «КорпорацияНовосибирский завод Электросигнал», лауреата премии Совета министров СССР в области науки и техники, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Результаты данной работы были успешно внедрены в учебный процесс СибГУТИ, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Результаты теоретического и экспериментальных исследований могут быть полезны широкому кругу разработчиков научно-исследовательских проектных учреждений, занимающихся проектированием мобильных средств связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. Н. Автоматизированный синтез широкополосных согласующе — симметрирующих устройств // Научный вестник НГТУ. — 2006. -№ 1 (22), Новосибирск -2006, С. 61 — 70.
  2. B.C. Микроэлектроника СВЧ. // НГТУ -Новосибирск, 2007-учебное пособие.—60 с.
  3. А.Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П., Справочник по элементам волноводной технике// Сов. Радио Москва-1967.—115 с.
  4. И.С. Конструирование и расчет полосковых устройств Сов. радио-Москва, 1974.-125 с.
  5. С.А. Математический анализ микрополосковых балансных трансформаторов СВЧ диапазона. // СибГУТИ Новосибирск, 2005. -Деп. в ВИНИТИ 15.11.2005, № 1470-В.
  6. З.И. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний// Советское радио-Москва, 1980 г.-132 с.
  7. Г. Н. Синтез широкополосных преобразователей частоты // Монография. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997. — 109 с.
  8. С.В. Симметрирующее устройство на связанных линиях передачи. Труды региональной научно-технической Школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых Современные проблемы радиотехники СПР 2003, Новосибирск 2003. С. 65 — 67
  9. НО C.Y. New analysis techniques builds better baluns.// 1985 Microwave & RP-1985. pp. 99−102.
  10. Г. Н. Синтез широкополосных преобразователей частоты, // НГТУ Новосибирск 1997.- 105 с.
  11. Maas S. Planar Monolithic Microwave and Millimeter Wave Circuits// Proc. ESA Workshop on Millimeter — Wave Technology and Applications, ESTEC. — Nordwijk (Netherlands), 1995. — P. 8.1.1.
  12. Г. А. Устройство для симметрирования и согласования // Авторское свидетельство № 1 729 824/26−9 1975 г.
  13. В.И., Ивлев Б. И., Шишмаков А. Н. Широкополосные устройства дециметрового диапазона на основе отрезков двухпроводных линий. / Радиоэлектроника, 1979, том XV, № 9.-С. 4547.
  14. И.И. Анализ схемы широкополосного ферритового трансформатора// Вопросы радиотехники, серия РТ 1969. С. 56−63.
  15. А.Е. Трансформаторы импедансов на элементах с сосредоточенными постоянными// ЛЭТИ- Ленинград, 1975 Труды радиотехнического института (ЛЭТИ) № 21 1975.С. 67 — 70.
  16. Л.Г., Явич Л. Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях связи// Сов. Радио, 1972. 103 с.
  17. Shimada Y. Input Impedance Analysis of 1:1 Balun // IEEE Transaction on microwave theory and techniques, vol MMT-18 No. 5 pp.264 269.
  18. Yokogava S. Transformer using bifilar helixes and its application //IEEE Transaction vol. 82, No 884, p 758, October 1965
  19. Stato S. On the transmission theory of transformers// IEEE Transaction vol. 82, No 884, p 91, October 1965
  20. Smimada Y. On some line type transformers//, IECE, Japan, CPM, no 6736 November 1967
  21. Matick R.E. Transmission line pulse transformers-theory and applications//, Proc. IEEE, vol. 56, pp. 47 62, January 1968.
  22. Goncharov S.A. Analysis Balun transformer in UHF range. // Proceeding of Siberian Workshop on Electron device and materials EDM 2003., pp 145 147.
  23. Г. П. Характеристики и параметры широкополосного трансформатора// Электросвязь 1973-№ 3. С 45−48.
  24. В.К. Широкополосный несимметричный трансформатор// Электросвязь 1970 — № 5 С 78 — 82.
  25. С.А. Анализ балансного трансформатора на полосковых линиях передачи// Труды региональной научно-технической Школы135семинара студентов, аспирантов и молодых учёных Современные проблемы радиотехники СПР 2001 Новосибирск 2001. С. 30−32.
  26. В.И. Нерегулярные линейные волноводные системы //Москва 1967 Сов. Радио. 165 с. 27.3елях Э. В и др. Миниатюрные устройства УВЧ и ОВЧ диапазонов на отрезках линий// Москва-1989 Радио и связь. 67с.
  27. С.А. Анализ балансного трансформатора с улучшенными характеристиками.// Красноярск- 2004 Труды научной конференции Современные проблемы радиотехники СПР-2004. С. 134−135.
  28. М.А. Справочник по волноводным сопротивлениям фидерных линий // Радио и связь, 1989. 167с.
  29. JI.P. Применение волновых матриц для расчёта четырехполюсников с поперечной симметрией// Радиотехника и электроника 1959, № 2 С. 34−36.
  30. С.А. и др. Математический анализ полуволнового балансного трансформатора СВЧ диапазона.// Новосибирск 2008 — Материалы IX международной конференции актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП 2008. С. 43−45.
  31. С.А. Гончаров, Ю. А. Пальчун, В. И. Сединин Математический анализ полуволнового трансформатора СВЧ диапазона// Измерительная техника № 11 2009 г.
  32. Goncharov S.A. The matrix analysis of Balun transformer with advanced features in UHF range// Proceeding of Siberian Workshop on Electron device and materials EDM 2004. pp 145−147.
  33. , Б.Н., Плавский JIT. Варакторные умножители частоты// БГУ- Минск -1979 г. 180с.
  34. С.А., Сединин В. И. Методы усовершенствования балансного трансформатора СВЧ диапазона с дополнительными балансирующими линиями// Новосибирск-Владивосток-2005 Сб. трудов международного семинара Сибдальсвязь. С. 78−81.
  35. С.А. Анализ балансного трансформатора СВЧ диапазона с дополнительными балансирующими линиями// Материалы ИХ международной конференции актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП 2006. С 75−77.
  36. И.П. Изготовление элементов конструкций СВЧ./ «Высшая школа» Москва 1974 г 109с.
  37. Фельдштейн A. JL, Явич JI.P., Брилон B.C. Матрицы некоторых ВЧ трансформаторов // Радиотехника и электроника 1981 — Т 26, № 11 С. 87−89.
  38. В.В. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ//-М Радио и связь 1982 154с.
  39. Сергеев А. Г Латышев М. В., Терегеря В. В. Метрология стандартизация, сертификация // Логос Москва — 2005 Учебное пособие. 180с.
  40. В. А. Ялтунина Г. В. Общая метрология // М.: ИПК Издательство стандартов-2001 165с.
  41. Weiss М.Т., Fox A. G. Magnetic Double Refraction and Microwave Frequencies//Phys. Rev 880ct 1 1952.
  42. Г. А., Гуревич А. Г. Ферромагнитные полупроводники.// АН СССР- 1958 Полупроводники в науке и технике, т. 2, под ред. А. Ф. Иоффе. С. 67−72.
  43. Н.Н., Пискарев К. А. Ферриты для радиочастот// Энергия-Москва, 1966 117 с.
  44. С.А. Анализ балансных трансформаторов СВЧ диапазона с использованием ферритов. // Новосибирск-2004 Труды научной конференции Современные проблемы радиотехники СПР 2003 С. 4345.
  45. А.Д., С.Е. Миллер, М. Т. Вейс Свойства ферритов и их применение в диапазоне СВЧ // Сов. Радио Москва 1956 148 с.
  46. Д.М. Устройства СВЧ// Москва высшая школа — 1981 176 с.
  47. ОАО «КОРПОРАЦИЯ- НОВОСИБИРСКИЙ ЗАВОДэ Л ЕКТРОСИГН АЛ"оп Ы Т НО-КО НС ТРУ К ТОР С КОЕ БЮРОжьчооаа, Россия, г. Новосибирск, ул Добролюбова, ЗЬ Тел (383) 2UfM'j- 57, 265 00 «
  48. А. Д1 Микушина А. В. констатирует, что полученные в кандидатской диссертации С. А. Гончарова результаты реализованы в проводимых предприятием научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах и внедрены в серийной продукции:
  49. В ОКР «Орлан» при разработке унифицированных радиостанций для вертолетов
  50. Алгоритмы расчета широкополосных согласующих устройств приемо-передающих трактов.
  51. Рекомендации по повышению качества конструктивного исполнения широкополосных согласующих устройств приемо-передающих 'фактов.
  52. Алгоритмы выбора конструктивных исполнений согласующих устройств приемопередающих трактов1. Члены комиссииначальник отделалауреат Государственной премии СССР в области науки и техники, к.т.н. ^ инженера 1 к. КБ 255, к.т.н., доц1. J?» НоЯс/ря
  53. Разработанная автором методика расчета широкополосных согласующих устройств приемо-передатощих трактов мобильных средств связи в рамках дисциплины «Устройства приема и обработки сигналов в средствах связи с подвижными объектами».
  54. Начальник отдела по организацииучебного процесса СибГУТИ е (у/^-п^-- Киселева Е.П.1. Декан факультета МРМ, i
  55. Профессор ----- Катунин Г. П.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?