Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Машинный анализ и моделирование электрических цепей

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.84 Mб
Скачать

ления амплитуды колебаний зависит фактически только от доб­ ротности контура; начальная фаза заполнения радиоскачка, соотношение коэффициентов а. и оказывают влияние только в начальный момент времени. При f î t ? 0,2, когда амплитуда колебаний на выходе усилителя достигает около 0,2 своего установившегося значения, кривые. 1-4 практически совпадают.

Процесс установления фазы колебаний существенно зави­ сит от добротности контура и начальной фазы заполнения ра,- диоскачка на входе усилителя. Соотношение потерь в L -ветви и параллельной проводимости влияет на процесс установления фазы только в начальный момент при f î t < 0,2. При воздейст­ вии на усилитель радиоскачка с синусоидальным заполнением

установление

фазы происходит мгновенно,

если fî = 4а

и, сле­

довательно,

А =?1) ; если а < 4(*, А >Я

и начальная фаза колеба-

ния в процессе

J

 

от нуля до

4сК

установления изменяется

~2 и ) ‘ '

если f î > 4а

-

соответственно от -éi

до

Процес<£

установления фазы практически заканчивается ifpn /3^-0,2, При воздействии на резонансный усилитель радиоскачка

с косинусоидальным заполнением отклонение фазы от устано­ вившегося значения быстро уменьшается приблизительно от

значения Y ,

и при f î t - \ оно составляет около 0,06 при

#=-10 и близко

0,03 при d 5, В дальнейшем отклонение фазы

от установившегося значения уменьшается по закону, близко­ му к экспоненциальному

â tp "( t ) . ~

УЗ

е -fit

 

~ ---------- -TS

 

r

 

u)„

i - e f î *

 

Реакцию усилителя на радиоскачок с произвольной на­

чальной фазой заполнения ft

можно найти как сумму реакций

усилителя на воздействие напряжений (1) и (2 ), взятых с

ве­

совыми коэффициентами

COS ft и

sin ft

 

иШ

( t )

~ C0SФ“ ш

( i ) +S*Я ft ит 1f >

 

При f î t >0,2 R\t)=-R'\t)\\

выражение

(8 )

можно представить в

следующем виде:

 

 

 

 

 

 

Кл* ф ш

отклонение

фазы от установившегося

где â c p (t)’»â (p f\t)sin1ft-‘

значения. Следовательно, при f î t ? 0,2 отклонение фазы от

ус­

тановившегося значения, при изменении начальной фазы ft

зэ-

попнения рациоскачка

на входе усилителя изменяется от нуля

) до â<p” ( t )

г ± j ) .

Установление колебаний п р и наличии расстройки. Реакции усилителя на сигнал кg^ct) = И(t)sw(ùit-f-(p) можно описать вы-! ражением

UgN}<t>=asw (°t+ $ -B )-a k e 'fi%w((ûU$-Q-p=aR<t)$in[cùt+(p-8'â<pt$l

V

фазовая характеристика усилителя,

Здесь в -a rc tff j -

Ù03»at-oie - расстройка,у

и А - разность фаз и отношение

амплитуд свободной и вынужденной составляющих в начальный момент.

В пределах полосы пропускания усилителя при ji,4 o (< 0 J угол у , коэффициент к и функции R ( t ) и â(pct> , характери­ зующие процесс установления колебаний, определяются выраже­ ниями

у « - 4 - [co s e - cos( 2ф - $ ) ] ;

к - - 1 -

[s in 8-sw (2^B)l

яс

 

2и)с

 

 

ksinÇAtiUç)

R i t ) = ^ 1+ к ге~2^ - 2 к е fil:cos{Aù}itр ;

â<p{t)=aretg

 

 

~ it-kcos(A<iï+\

Векторные диаграммы,приведенные на рис. 2,в, поясняют процесс установления колебаний. С течением времени вектор свободных колебаний, уменьшаясь по величине, вращается во­ круг конца вектора вынужденных колебаний с угловой часто­ той А о) . При этом конец вектора результирующих колебаний перемешается по скручивающейся спирали, а сам вектор при­

ближается к вектору вынужденных колебаний,

При

расстройке

A u > ~ ip ,

соответствующей границам полосы

пропускания,

век­

тор свободных колебаний при повороте на угол 2jt

 

уменьша­

ется в

6^ ~ 535 рае; при меньших расстройках он уменьшает­

ся еще быстрее.

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 4 приведены графики, поясняющие процесс уста­

новления фазы колебаний

(кривые

1 -8 ) и амплитуды (кривые

9 -11)

при различных значениях расстройки,

коэффициента

к

и угла

у

, где Au) * 0,)fi - кривые

1,3,4,6,9;

ù ü )= -O J fi- кри­

вые 2,5;

A .u)=*O jfi- кривые 7,10;^о>=у?

- кривые

8,11;

при

у ~ 0 -

кривые 1 -4 ,7 -1 1

и у - -0,1

- кривые

5,6;

при А “

1 -

кривые

1,2,6-11; А«= 0,9 -

кривая

3 и A = M

- кривая 4.

 

Возможные значения коэффициента А

и угла

у

при р =

»

4 а =0,1 показаны на рис. 5. Угол

1*

имеет

преимуществен­

но отрицательные значения: на частоте

о)=сос

он изменяется

от

0 до -0,1, на частоте u)=tOc ± j3

-

от

-0,02 до -0,06, Сред­

ние значения коэффициента к изменяются *от 1,035 на частоте

Cüg~/i

до

0,965 на частоте й^у-уз » при этом значения коэф­

фициента к

могут отличаться от средних не ^ 0,05.

Изменение коэффициента к влияет на процесс установле­

ния колебаний главным образом в начальный момент при

f i t < 0,5

(рис. 4; кривые 1,3,4). Изменение угла ÿ более ска­

зывается на установлении фазы колебаний (рис. 4, кривые 1, 2,5,6), Отклонение фазы от установившегося значения увеличи­ вается, если расстройка &а> и угол имеют одинаковые зна­ ки, поэтому при отрицательных расстройках отклонения фазы имеют большие значения и установление происходит медленнее, чем при таких же понижательных расстройках. Возможные зна­ чения отклонения фазы ÿ при расстройке û tü = -0,lfi находят­ ся в первом приближении между кривыми 2 и 5, для расстрой­ ки Д(й=*0,1р- между кривыми 1 и 6 (рис. 4 ).

Наибольшее значение для процесса установления имеет расстройка (рис. 4, кривые 1,7,8).. Отклонение фазы от уста-

Рис, 5,

ловившегося значения увеличивается прймернб пропорциональ­ но расстройке. При небольших расстройках установление ампл» туды происходит по закону, близкому к экспоненциальному.

С увеличением расстройки и приближением к Границам полосы пропускания становится заметным колебательный характер про* цесса установления амплитуды колебаний.

Выводы. На частоте собственных колебаний установление фазы колебаний при воздействии радиоскачка зависит от на­ чальной фазы заполнения и добротности колебательного конту­ ра. При воздействии радиоскачка с синусоидальным заполнени­ ем установление фазы происходит практически мгновенно (при уЗ<‘ <0,2). При воздействии радиоскачка с косинусоидальным заполнением установление фазы происходит значительно мед­ леннее, причем отклонение фазы от установившегося значения для определенных значений безразмерного времени j i t увели­ чивается с уменьшением добротности резонансного контура (при у з и .# = 10 ^ = 0 ,0 3 , при (7=5 dy=0,06).

Наличие параллельной проводимости влияет на процесс установления колебаний практически только в начальный мо­ мент при

В случае расстройки наиболее существенное влияние на процесс установления колебаний оказывает величина расстрой­ ки и ее знак. При положительных расстройках фаза устанавли­ вается быстрее.

Литература

1.Золотарев И.Д. Нестационарные процессы в резонансных

Усилителях фазово-импульсных измерительных систем. - [овосибирск: Наука, 1869. - 176 с.

2.Золотарев И.Д. Переходные процессы в избирательных уси­ лителях на транзисторах. - М.: Связь, 1976. - 160 с.

УДК 681.335.8

Б.Г. Элигулашвили

ОБ ОДНОМ АЛГОРИТМЕ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Передача информации в цифровой форме находит широкое применение [ \ ] , однако сопровождается появлением ошибок. Для улучшения качества передачи информации можно оптими­ зировать форму передаваемых сигналов.

Под оптимизацией формы сигналов будем понимать опре­

деление сигнала ( p i t ) ,

максимизирующего (минимизирующего)

некоторый функционал

I (<р)

Необходимо отметить, что

оценка влияния формы импульсов на верность передачи инфор­ мации представляет собой серьезную математическую задачуf решенную только в частных случаях [ 2J.

В работах /"3, 4] приведены некоторые функционалы 1(<р), необходимое условие максимума (минимума) которых получа­ ется в виде однородного интегрального уравнения Фредгольма

второго рода

т

 

ЬЧ>(Х) = f

K ( A , t ) ( f ( t ) d t ,

(1 )

где ( f i t ) - искомый сигнал; K ( X , t ) - ядро интегрального уравнения, характеризующее канал и (или) действующие в нем

шумы; Т - отрезок времени,

на котором задан сигнал.

Оптимальный сигнал ( f i t )

является собственной'функцией

(1 ), соответствующей максимальному (по возможности мини­ мальному) собственному значению А В силу сложности ана­ литического представления К(Х, t ) или при его табличном за­ дании уравнение (1 ) можно решить только численным мето­ дом /5,6J.

„Метод решения (1 ) выберем с учетом возможности технк. ческой реализации формирующих цепей оптимальных сигналов. Целесообразно использовать метод аппроксимирующих функций ввиду сложной формы получаемых оптимальных сигналов ( f i t )

( ( f i t ) G 1^(0, T) ) Это вытекает из обязательной аппрокси­ мации ( f i t ) в связи с невозможностью реализовать генератор, имеющий конечную структуру, который отрабатывал бы все

функции множества сигналов

? [ 2] .

 

Таким образом, необходимо выбрать аппроксимирующие

функции

( t ) для представления сигнала

< p ( t )

 

 

 

(2 )

где 4 ц

“ коэффициенты аппроксимации; п -

число членов

разложения, определяемое требуемой точностью аппроксимации и технических характеристик, которым надо удовлетворить в

.конкретных системах связи.

 

Функции ^ it ) могут быть заданы

на всем отрезке ( О,Т)

либо на. его дискретных участках.

 

Представляет интерес разложение

( f i t ) по функциям ти­

па прямоугольных импульсов (рис. 1)

 

if

г , . . . , л - /, <э>

где

] / f при

f ( t )

О при остальных t

 

Рассмотрим преимущества выражения

 

(3 ) по сравнению с другими системами

 

функций

( А - 0,1,2,..., /7-1).

1 t

Использование (3 ) приводит к систе­

ме линейных уравнений, для которой зада­

Л

ча определения собственных векторов и

РисЛ .

собственных значений решается

методом

 

Якоби (метод

вращений) /0,7/,

в котором

определение кратных и близких (что очень важно) собствен­ ных значений не. вызывает трудностей.

Синтезируемый сигнал (ступенчатую функцию) можно сформировать посредством "цифровой гко-модуляции* /8, 97, характеризуемой гибкостью^ простотой, малой чувствительно­ стью' к изменениям параметров, элементов генератора.

Применение (3 ) в адаптивных системах позволяв"1' незави­ симо регулировать различные участки сигнала без изменения структуры генератора.

На основании изложенной в E 2 J методики синтеза целей формирования сигналов сложной формы, в частности для полу­ чаемых из (1) с учетом (2 ) и (3 ), можно использовать осот бенность выражения (3 ), заключающуюся в том, что базисные элементы (3) и реализуемые на их выходе сигналы отобража­ ются единой формулой. Это способствует формализации процес­

са синтеза оптимальных сигналов, например

на основании (1),

и синтеза генератора на ЭВМ.

 

Число различных типов генераторов (3 )

аппроксимации

(2 ) минимально возможное (равно 1).

 

Лишь при использовании прямоугольных импульсов (2 ) однозначно решается задача синтеза генератора сигнала, бла­ годаря единственности формулы, описывающей его структу­

р у C2J.

Учитывая изложенное, в качестве системы аппроксими­ рующих функций выбрана системна функций типа прямоугольных импульсов.

Для синтеза оптимальных сигналов на ЭВМ была Ъоставлена программа на алгоритмическом языке ФОРТРАН, струк­ турная схема которой представлена на рис. 2. Ниже описано назначение отдельных блоков.

Блок 2. Ввод исходных данных. Входные данные включа­ ют параметры, позволяющие разработчику выбирать програм­ мы (блок 4) для конкретного вида ядра.

Блоки

3 -8

служат для

образования матрицы

Д

, состав­

ленной из элементов

К

) ( è , j = 1, 2,...

>.

 

Блок 10 включает в себя образование единичной матри­

цы Е .

 

 

 

 

 

 

Блоки 11-14 служат для решения векового уравнения

\ K - A E 1=0

(вычисления собственных функций

 

и соб­

ственных значений А/ ).

{

 

 

Блок

15 выдает печать значений коэффициентов

 

..., П - 1) собственных функций

2 4 * f h ( f

) ,

где

индекс т определяет

номер

собственной функции и соответст­

вующих значений

А щ .

 

 

 

Для примера рассчитаны сигналы

соответст­

вующие максимальным собственным числам А .

 

 

J_______

Начало

На рис. 8. приведены сигналы ( кривые 2 - 4 ), получен­ ные при различных п для ядра

,

и)0

-tà f.ixrrtl

(4|

И ( * > t ) =

2

e

 

а тфсже сигнал ( кривая 1), полученный при аналитическом решении уравнения (1 ) с ядром (4 ).

Рис. 4.

Не рис* 4

приведены с и г н а л ы

(кривые 2 4 ),

полученные

при различных

п

и

и ±Т= 16, tOjT =>10 для

ядра

 

 

/

r

aiv<*2 < *-f >

.S in * > ,(* -t) 7

(5)

'

* L

x - t

л - t

J '

 

а также сигнал (кривая 1), полученный в работе /10/.

На основании этих расчетов вычислены нормы разности // $// двух последовательных приближений (f>(t) для ядра (4 )- (рис. 5, кривая 1) и для ядра (5 ) - (рис,- 5, кривая 2). На этом рисунке ,приведены также разности А Л> максимальных собственных значений, соответствующих двум последователь­

ным приближениям

для ядра (4 ) - (кривая 3) и для

ядра

(5 ) - (кривая 4).

 

 

По данным рис,

5 можно выбрать такое значение г г ,

при

котором обеспечивается требуемая точность и, по возможно­ сти, минимальная сложность структуры генератора сигнала.

/Таким образом, используя данный алгоритм, можно полу­ чить оптимальные сигналы для каналов, заданных своими ма­ тематическими моделями в виде, удобном для технической реализации.

Литература

1.Пении П.И. Системы передачи цифровой информации, - М.: Сов.радио, 1976, - 368 с.

2.Ананян М.А. Генераторы функций в технике цифровой связи.- М.: Связь, 1976. - 56 с.

Соседние файлы в папке книги