557_Obrabotka_informatsii_i_matematicheskoe_modelirovanie_2014_

Сибирское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи

им. А. С. Попова

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Сибирское отделение Международной академии информатизации

Российская (Сибирская) секция Международного института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике IEEE

(Новосибирская объединенная группа MTT/ED/CPMT/COM/SSC)

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ

Новосибирск

2014

Российская научно-техническая конференция «Обработка информации и математическое моделирование» прошла в Новосибирске с 24 по 25 апреля 2014 года. В конференции приняли участие представители Новосибирска, Москвы, Кемерово, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Владивостока, УланУдэ, Горно-Алтайска, Новоуральска, Казани.

Участники конференции обсудили представленные доклады и выработали научно-практические рекомендации по ее результатам.

©Сибирское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова, 2014

©ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»,

2014

©Сибирское отделение Международной академии информатизации, 2014

©Российская (Сибирская) секция Международного института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике IEEE (Новосибирская объединенная группа MTT/ED/CPMT/COM/SSC), 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ПЛЕНАРНОЕ ЗАСЕДАНИЕ

Секция 1 ИНФОРМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

3

Постовалов С.Н., Филоненко П.А. НГТУ, Новосибирск. Исследование зависимости мощности критериев однородности по данным типа времени жизни от дивергенции Кульбака-Лейблера между распределениями

Казакова А.А., Семёнова М.А. Исследование распределений статистик и мощности критерия проверки гипотезы о согласии на основе оценки

Колоколов А.А., Леванова Т.В., Поздняков Ю.С. ОмФИМ им. С.Л.

Соболева СО РАН, ОмГУ им. Ф.М. Достоевского, Омск. Исследование одной задачи модернизации базовых станций сотовой связи с

5

6

ПЛЕНАРНОЕ ЗАСЕДАНИЕ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МИКРОВОЛНОВЫХ ТРАКТОВ

Пологрудов В.П., Петров В.П., Рясный Ю.В., Малинкин В.Б. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: mailto:vpolog@list.ru, тел.: 8-923-191-83-95

Внастоящее время идет интенсивное освоение СВЧ диапазона. Это касается систем радиосвязи, радиолокации, телекоммуникации, радионавигации и ГЛОНАС. Использование СВЧ диапазона и его освоение до 100 ГГц и выше, потребовало новых подходов к измерениям и контролю параметров СВЧ устройств, радио трактов и радиоканалов.

Измерение СВЧ параметров испытуемого объекта основаны на принципе сравнения с эталоном. Его физическая часть определяется калибровочными мерами и аппроксимацией их параметров в область измеряемых величин. Это предъявляет конструктивные требования к объекту измерения, соединителям и цепи в целом. К этому следует отнести и однозначность определения параметров объекта измерения вычислительными процедурами.

Традиционно автоматизация измерений параметров СВЧ устройств развивалась по нескольким направлениям. Эти направления определялись достижениями в области механики, химии и технологии, в области конструирования, совершенствованием измерительных процедур и их автоматизацией. С появлением вычислительных средств повышение точности измерения параметров СВЧ устройств определилось разработкой алгоритмических методов на основе сложных вычислительных процедур.

Вопросами анализа, оценки и развития СВЧ измерений занимались: НЭИС, НИИР, СГНИИМ и многие другие. Среди научных школ, посвященных этому направлению можно выделить: В.П. Петров, Н.К. Бондаренко, Э.В. Нечаев и многие другие.

Основная цель работы – разработка и исследование радиотехнических устройств микроволнового диапазона с улучшенными функциональными характеристиками на основе многополюсных измерительных преобразователей.

По результатам данной работы разработана аппаратура анализа микроволновых устройств, переданная в НИИ «Радио», г. Москва.

Разработанные методы могут быть использованы при проектировании и создании аппаратуры высокоточного измерения параметров микроволновых устройств.

Результаты работы внедрены в виде отчетов по хоздоговорным темам (Шифр:Радий-4, Ракета, Рекорд) и учебный процесс ФГОБУ ВПО СибГУТИ.

Вработе приведена структурная схема измерительной процедуры при алгоритмических методах измерения параметров отражения. Из теории СВЧ

7

цепей известно множество моделей СВЧ устройств. В основе всех моделей лежит совокупность свойств, проявляемых СВЧ устройствами при воздействие на них электрических сигналов. К исследованию применена система S-параметров.

Вработе представлена обобщенная схема измерителя параметров отражения на базе n-полюсного измерительного преобразователя.

Система уравнений является математической моделью обобщенного многополюсного измерительного преобразователя и не зависит от структурной организации многополюсника. Она определяет базовый принцип измерения с функционально неопределенным датчиком. К измерительным полюсам подключены индикаторы комплексных величин.

Вслучае применения индикаторов скалярных величин измеряется мощность на измерительных выходах.

Данная модель определяет базовый принцип измерения с функционально неопределенным датчиком. К измерительным полюсам подключены индикаторы скалярных величин.

Для системы с двумя генераторами и известным фазовым сдвигом между сигналами генераторов и скалярным индикатором математическая модель.

При изменении изменяется амплитудное распределение поля в датчике. Зависимость мощности сигнала на измерительном выходе от разности фаз сигналов генераторов.

Данная модель определяет базовый принцип измерения с функционально неопределенным датчиком и двухфазным генератором с известным фазовым сдвигом. К измерительному полюсу подключен индикатор скалярных величин.

Модели, описываемые выражениями имеют решения при ниже представленных калибровочных процедурах.

При исследовании модели измерителя показано, что, отношения параметров, представленные как центры окружностей на комплексной плоскости, должны находиться в интервале 0,5-1,5 и иметь разность фаз, равную 120 град. При этом, если все центры имеют значения 1,5 , то погрешность измерений в 1,4 раза больше чем при значениях в интервале 0,5- 1,2. Кроме того, если один центр имеет значение больше чем 1,2, то для обеспечения минимальных погрешностей необходимо, чтобы оставшиеся центры имели значения меньше единицы. При исследовании значений разности фаз центров наблюдается следующая закономерность. При равенстве значений центров оптимальное значение разности фаз равно 120 град. При неравенстве значений центров оптимальное значение разности фаз лежит в интервале 90 140 град., причем если разность фаз между первым и вторым центрами составляет 90 град., то разность фаз между вторым и третьим центрами должна быть не менее 140 град. Исходя из этого следует вывод, что область допустимых параметров многополюсных измерительных преобразователей довольно широкая и охватывает значения отношения модулей параметров в интервале 0,5-1,2 и разностей фаз в интервале 90-140 град.

8

Вработе представлена зависимость погрешности измерения от параметров калибровочных мер (калибровка по подвижной короткозамкнутой нагрузке) при натурном эксперименте.

Кроме этого представлена зависимость погрешности измерения от параметров калибровочных мер (калибровке по подвижной короткозамкнутой нагрузке) при натурном эксперименте.

При определении собственных параметров многополюсного преобразователя приходится сталкиваться с проблемой неоднозначности корней в нелинейных калибровочных уравнениях и с проблемой вырождения матрицы коэффициентов системы. В этом разделе описаны методы решения задачи нахождения собственных внутренних параметров преобразователей и параметров отражения объекта исследования. Представлены калибровочные и измерительные процедуры. Разработан и представлен метод калибровки детекторных измерителей мощности. Разработан и представлен метод исключения параметров контактного устройства при измерении импедансов СВЧ транзисторов.

Разработан метод повышения точности измерения параметров отражения с восьмиполюсным измерительным преобразователем на направленных ответвителях и его сигнальный граф. Отличие данного метода от существующих заключается в том, что физические параметры направленных ответвителей улучшаются в процессе калибровочной процедуры и учета их при вычислении измеренного параметра, что приводит к повышению точности измерения коэффициента отражения как минимум в 10 раз. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорной темы «Радий-3».

Решая совместно систему калибровочных уравнений относительно измеряемого параметра, получаем измерительное уравнение, определяющее действительное значение комплексного коэффициента отражения нагрузки (выражение 7).

Выше приведенное решение основано на алгоритмической модели n- полюсника и аналогично позволяет производить анализ десяти и двенадцатиполюсных измерительных преобразователей.

Вработе представлен разработанный метод десятиполюсного измерителя параметров отражения на основе измерительной линии. Измерительное уравнение. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

Вработе представлен фрагмент разработанного метода измерения, реализованный на основе обобщенного неидеального трехзондового измерительного преобразователя уравнения. Следует отметить, что n – полюсные измерители обладают тем недостатком, что всегда необходимо поддерживать постоянным уровень падающей волны в процессе измерения. В целях исключения данного недостатка систему уравнений нормируют относительно показания индикатора мощности, подключенного к одному из дополнительных зондов. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

9

Разработанный метод калибровки и измерения, который использует подвижные согласованную и короткозамкнутую нагрузки в качестве калибровочных элементов и представлена система калибровочных уравнений. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий- 3», «Ракета», «Рекорд».

Представлен разработанный на основе обобщенного неидеального двенадцатиполюсного измерительного преобразователя метод калибровки и измерения использующий неподвижную согласованную и подвижную короткозамкнутую нагрузки в качестве калибровочных элементов. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

Разработан способ калибровки и измерения параметров отражения, реализующий измерительный преобразователь с переменными параметрами и функциональная схема его реализующая. Авторское свидетельство SU 1677660

А1.

Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

В ходе работы по созданию измерителя разработана функциональная схема способа калибровки и измерения параметров отражения двойного двенадцатиполюсного измерителя. Авторское свидетельство SU 1760475 А1.

Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

Далее представлена функциональная схема разработанного метода калибровки детекторов мощности n-полюсного измерителя на базе двенадцатиполюсного рефлектометра. Авторское свидетельство SU 1478151 А1. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий-3», «Ракета», «Рекорд».

При разработке измерителя параметров транзисторов разработан метод исключения контактного устройства при измерении импедансов транзисторов. Данный метод внедрён в НИИР, г. Москва, шифр хоздоговорных тем «Радий- 3», «Ракета», «Рекорд».

Анализ погрешности калибровки и измерения производился по методу разработанному под руководством В.П. Петрова.

Определены частные составляющие значения СКО измеряемой величины при малом количестве элементов статистического массива для доверительного интервала 0,95, что в большинстве случаев является достаточным.

К особенности измерения параметров отражения двухполюсников при использовании алгоритмических методов, следует отнести сложную вычислительную процедуру. Для анализа воспользуемся методом Моментов или методом Монте-Карло. Выбор метода зависит от емкости статистического массива измерительной информации и определяется методологическими, процедурными, временными, технологическими, конструктивными и т.д., условиями и особенностями микроволновых преобразователей и тракта.

10