РЭС и общая характеристика их проектирования

РЭС и общая характеристика их проектирования

Задача проектирования – это изготовление устройств, обладающих лучшими параметрами или эффективностью, чем аналог или прототип.

В зависимости от сложности, РЭС делятся на:

· Комплексы

· Системы

· Устройства

· Узлы

Узлы – это конструктивно законченные сборочные единицы, выполняющие отдельные функции по генерированию и обработке сигналов (стабилизатор напряжения ±5В).

Устройство – это функционально законченная конструктивная единица, состоящая из определенных узлов и имеющая самостоятельное назначение (ТВ-приемник, индикатор РЛС).

Радиотехническая система – взаимосвязанная совокупность устройств и узлов, способная решать определенную техническую задачу (РЛС, система связи).

Радиотехнический комплекс – взаимосвязанная совокупность радиотехнических систем и устройств, решающая определенную тактико-техническую задачу и способная к перестройке структуры (комплекс контроля воздушного пространства).

Существует 3 разновидности проектирования, в зависимости от сложности задачи:

1. Частичная модернизация (улучшение характеристик на десятки процентов);

2. Существенная модернизация (улучшение в разы);

3. Изготовление нового РЭС на основе известных или новых физических принципов.

Проектирование делят на стадии:

1. Разработка технического задания;

2. Предварительное проектирование (научные исследования, обработка основных узлов, экспериментальное исследование отдельных узлов);

3. Эскизное проектирование (эскизный проект, опытный образец, экспериментальное исследование);

4. Техническое проектирование (рабочий образец).

Вся работа от начала проектирования до изготовления разделяется на 4 типа:

 

Особенности компьютерного проектирования

Обращение к компьютерному проектированию стало необходимым, т.к.:

· Уменьшение сроки проектирования;

· Уменьшение количества инженеров-разработчиков.

годы
Объем разработок
Кол-во инженеров

 

Особенности компьютерного проектирования:

1. Комплексность – при комплексном проектировании от решения отдельных задач на рассмотренных этапах проектирования перешли к комплексным решениям;

2. Замкнутость;

3. Интерактивность;

4. Возможность быстрой проверки, имитационное моделирование.

Внешняя среда

Объект моделирования

Концептуальная модель

Математическая модель воздействия

Математическая модель объекта

Компьютерные модели

Числовая

Аналитическая

Имитационная

Аналитическая

Модель – объект для изучения свойств объекта моделирования и имеющие одинаковые характеристики с ним.

Концептуальная модель – наиболее общая содержательная модель, отражающая основные требования и структуру объекта моделирования.

Математическая модель – на основе формализации концептуальной модели.

Компьютерная модель – переводом на различные языки программирования и добавление служебных программ.

Моделирование воздействий

Для моделирования детерминированных воздействий используется задание формулой:

Например:

Операции производятся как суммирование конечного числа членов ряда. Можно использовать рекуррентное соотношение:

Недостаток – накопление ошибок округления.

Физический датчик шума

АЦП

Для формирования случайных воздействий используется 3 способа:

1. Аппаратный (физический)

2. Программный (алгоритмический)

3. Числовой (файловый)

Случ. числа

память

Показатели	Аппаратный	Алгоритмический	Числовой
Длина реализации	Не ограничен	Ограничен псевдослуч. процессом	Ограничен объемом памяти
Повторяемость реализации	Повторяемости нет	Повторяемость полная	Повторяемость полная
Стабильность характеристик	Низкая	Высокая	Высокая
Минимальный интервал дискретизации	Быстродействие АЦП	Время вычисления Xi	Время обращения к памяти

 

Критерий Колмогорова

ux

1x

F(u)

D

F(u)

Критерий требует сравнения не плотностей вероятности, а функции распределения.

D – максимальное отличие.

Колмогоров показал, что максимальное отличие (D) функции распределения и ее оценки имеет закон распределения не зависящий от закона распределения случайной величины u, и поэтому можно оценить близость закона распределения по максимальному D.

λx

1x

P(λ)

0,5

P(λ)

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA/nhSE8YA AADbAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPX0vDQBDE3wv9DscWfGsvFZE29lrEP9CHWrUq6Nua W5Ngbi/cbdP47b1CoY/DzPyGWax616iOQqw9G5hOMlDEhbc1lwbe3x7HM1BRkC02nsnAH0VYLYeD BebWH/iVup2UKkE45migEmlzrWNRkcM48S1x8n58cChJhlLbgIcEd42+zLJr7bDmtFBhS3cVFb+7 vTPQfMaw+c7kq7svn+TlWe8/HqZbYy5G/e0NKKFezuFTe20NzK/g+CX9AL38BwAA//8DAFBLAQIt ABQABgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10u eG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5y ZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFw ZXhtbC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA/nhSE8YAAADbAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJz L2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIsDAAAAAA== " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">

1,5

Если P(λ)>0,1, то гипотеза о близости законов распределения может быть принята.

Эти критерии по-разному учитывают значимость распределений в центре и по краям. Если необходимо учитывать с большим весом отличия на краях используют χ² – Пирсона. Различие в центре распределения – критерий Колмогорова.

Метод несущей

При использовании этого метода модель фактически повторяет структуру моделирующего устройства, а частота дискретизации выбирается исходя из теоремы Котельникова.

f_д ≥ 2(f_н+F_в)

Модель радиоприемного устройства

См

УПЧ

АД

УНЧ

Гетерод.

ФНЧ

УПТ

ЧД

ФНЧ

УПТ

UВЧ(t)

UПУ(t)

АРУ

АПЧГ

UНЧ(t)

UГ(t)

UY

KУПЧ(p)

fАД(UПЧ)

KФНЧ(p)

KУНЧ(p)

Изменение fгет

Изменение коэф. усилен.

UВЧ(n∙∆t)

UНЧ(n∙∆t)

UГ(n∙∆t)

При составлении модели по методу несущей системы автоподстройки не учитываются, но возможность изменения коэффициента передачи и частоты гетеродина предусматривается.

Недостаток моделирования – высокая тактовая частота. Для ее уменьшения используют масштабирования.

Используется два вида масштабирования:

1. Применяется по всем параметрам сигнала и устройства обработки одинаково.

Все процессы замедляются в M_t раз по сравнению с реальным временем. Такое масштабирование во много раз увеличивает время моделирования по сравнению с реальным.

2. Масштаб для несущей и огибающей различны

Такое масштабирование физически основано на том, что при изменении несущей частоты в каких-то пределах, огибающая не изменяется.

Минимальное значение частоты дискретизации в этом случае определяется обобщенной теоремой Котельникова.

f

fн

fн+Fв

fн-Fв

∆f

f_{дискр min} ≥ 2∆f ≥ 4F_в

Использование такого метода экономит время моделирования.

Метод комплексной огибающей

Метод несущей характеризуется избыточностью, т.к. сама несущая не несет полезной информации.

В методе комплексной огибающей несущая вообще не учитывается, а моделирование ведется по комплексной огибающей.

ВЧ сигнал:

Um(t) – амплитудная модуляция

ϕ(t) – угловая модуляция (ЧМ или ФМ)

Устройство обработки является узкополосным, поэтому его импульсная характеристика является колебательной.

G02(t)

g(t)

Для устройства обработки комплексная огибающая импульсной характеристики

При записи комплексной огибающей учтем, что центральная частота ВЧ колебаний может не совпадать с центральной частотой настройки устройства обработки

Модель построена по формуле свертки, которая справедлива для комплексной огибающей.

Re G(t)

Re G(t)

Re G(t)

Re G(t)

+

+

+

-

+

+

Fв

fд ≥ 2Fв

Основная трудность – подготовка математической модели.

РЭС и общая характеристика их проектирования

Задача проектирования – это изготовление устройств, обладающих лучшими параметрами или эффективностью, чем аналог или прототип.

В зависимости от сложности, РЭС делятся на:

· Комплексы

· Системы

· Устройства

· Узлы

Узлы – это конструктивно законченные сборочные единицы, выполняющие отдельные функции по генерированию и обработке сигналов (стабилизатор напряжения ±5В).

Устройство – это функционально законченная конструктивная единица, состоящая из определенных узлов и имеющая самостоятельное назначение (ТВ-приемник, индикатор РЛС).

Радиотехническая система – взаимосвязанная совокупность устройств и узлов, способная решать определенную техническую задачу (РЛС, система связи).

Радиотехнический комплекс – взаимосвязанная совокупность радиотехнических систем и устройств, решающая определенную тактико-техническую задачу и способная к перестройке структуры (комплекс контроля воздушного пространства).

Существует 3 разновидности проектирования, в зависимости от сложности задачи:

1. Частичная модернизация (улучшение характеристик на десятки процентов);

2. Существенная модернизация (улучшение в разы);

3. Изготовление нового РЭС на основе известных или новых физических принципов.

Проектирование делят на стадии:

1. Разработка технического задания;

2. Предварительное проектирование (научные исследования, обработка основных узлов, экспериментальное исследование отдельных узлов);

3. Эскизное проектирование (эскизный проект, опытный образец, экспериментальное исследование);

4. Техническое проектирование (рабочий образец).

Вся работа от начала проектирования до изготовления разделяется на 4 типа: