Теоретичні засади та методи забезпечення завадостійкості пристроїв фазової синхронізації на етапі проектування - Автореферат

Теоретичні засади та методи забезпечення завадостійкості пристроїв фазової синхронізації на етапі проектуванняУ сучасних приймачах цифрових сигналів такий пристрій є невіддільною складовою частиною, котра визначає якість і саму можливість функціонування приймача. У теоретичному плані пристрій ФАПЧ є представником класу динамічних систем із періодичною нелінійністю і результати його аналізу без втрати загальності можна перенести на інші системи класу (схеми стеження за доріжкою лазерного диску, пристрої на контакті Джозефсона, синхронні машини тощо). Однак, залишились невирішеними проблеми, які обмежують можливості застосування пристроїв фазової синхронізації у складній сигнально-завадовій обстановці та можливості застосування існуючих методів аналізу цих пристроїв. Ці методи вимагають від проектувальника апріорно задавати параметри завад і не гарантують збереження працездатності за умов зміни цих параметрів на етапі експлуатації. Дисертаційна робота є розвитком та узагальненням досліджень завадостійкості пристроїв ФАПЧ, які проводились автором з 1982 року, у напрямку аналізу завадостійкості за умов дії складніших за структурою завад, а також не тільки параметричного, а і схемотехнічного синтезу завадостійких пристроїв.Поведінка ДС під впливом випадкового збурення еквівалентна до поведінки важкого газу з температурою N/2 на потенціальній поверхні U(x), причому рівняння (1) описує броунівський рух молекул, а рівняння (2) - густину газу. Поняття характерного перетину дає можливість моделювати випадковий процес, описаний рівняннями (1) і (2), не поведінкою усього обєму важкого газу на потенціальному рельєфі, а поведінкою одного масивного пружного стрижня, кінці якого відповідають точкам характерного перетину. Але за умови N>0 завжди існує скінчена (хоч і мала) імовірність перетину як завгодно великого потенціального барєру, а Теорема 1, яка є основою розвитку теорії стохастичних біфуркацій, описує умови, за яких характерний перетин ніколи не перетне потенціального барєру. Це означає, що характерний перетин не тільки є зручним для опису випадкових процесів, оскільки для нього виконуються досить прості енергетичні співвідношення, описані Властивістю 1, - зміна поведінки характерного перетину означає суттєві зміни у імовірнісних залежностях, зокрема є індикатором подолання випадковим процесом енергетичного барєру, що описує Теорема 1. Крім того, наявність чи відсутність стаціонарного розвязку рівнянь (7) є індикатором досягнення гранично допустимого рівня шуму, тоді як використання рівняння (2) та в вимагає для визначення шумового порогу додаткового розрахунку кількості проковзувань фази і апріорного завдання значень гранично допустимого СКВ.За прийнятих параметрів цілі та високочастотних пристроїв РЛС сигнал на вході приймача має енергетичний потенціал 7200 Гц і ширину спектра частотних флуктуацій 100 Гц. Через прийнятий високий рівень шуму жоден з цих наборів параметрів не забезпечує схоплення відбитого сигналу та стеження за ним у всьому заданому діапазоні, тобто використання класичного ФАПЧ за прийнятих умов вимагає збільшення потужності сигналу, коефіцієнтів підсилення антен тощо. Як видно з результатів моделювання, модифікований пристрій забезпечує стеження за носійною частотою відбитого сигналу в усьому заданому діапазоні частот. Отже, використання модифікованого пристрою ФАПЧ забезпечує стеження за частотою сигналу у складній завадовій обстановці без збільшення енергетичних параметрів сигналу. Задача проектування на основі ФАПЧ другого порядку завадостійкого синхронного фазового детектора (СФД) сигналу з кутовою модуляцією була розвязана у припущенні про застосування фазової модуляції однотональним коливанням з частотою WM=2р·5КГЦ та індексом, m = 3,3, що є наближеним до параметрів сигналу широкомовних ЧМ станцій.Виявлено тенденції актуального розвитку методів аналізу та оптимального синтезу завадостійких пристроїв фазової синхронізації; сформульовано нові наукові задачі, що випливають з теорії оптимальної нелінійної фільтрації, теорії марковських процесів та теорії коливань. Для реалізації поставлених задач необхідним є подальший розвиток теорії у напрямку усунення неузгодженості методів аналізу випадкових та детермінованих збурень та розробка методів оптимального синтезу, які усувають протиріччя між динамічними властивостями та завадостійкістю пристрою. Доведено теорему, яка дає можливість за значеннями параметрів та початковими умовами без проміжних розрахунків виявити одностороннє або двостороннє зростання розмірів характерного перетину в околі нестійких особливих точок. Запроваджені в роботі означення локальної стійкості до шуму, області притягання локально стійкої точки рівноваги та граничних (біфуркаційних) значень параметрів у стохастичних системах дали можливість уніфікувати аналіз детермінованих та випадкових збурень динамічних систем.