Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Гибкие аппроксимирующие функции для широкополосного согласования

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-2-6-15

Аннотация

Введение. Интенсивное применение широкополосных сигналов в радиотехнических устройствах различного назначения связано с необходимостью разработки широкополосных элементов радиотракта. Итеративные методы разработки таких элементов малоинформативны и не всегда эффективны, а аналитические методы дают решения только для простых моделей. Проблема состоит в небольшом наборе классических аппроксимаций, не позволяющем работать со сложными моделями элементов.
Цель работы. Разработка методики широкополосного согласования на основе обобщенного метода синтеза по Дарлингтону с использованием гибких аппроксимирующих функций (АФ) для моделей нагрузок с нулями передачи в бесконечности.
Материалы и методы. В основу статьи положен обобщенный метод синтеза по Дарлингтону. Для расширения возможностей метода используются АФ с повышенными вариативными свойствами. С целью использования результатов в инженерной практике разработан алгоритм синтеза, который включает три этапа: формирование частотной характеристики, контроль аналитичности используемых функций и ограничений на пределы согласования. Метод является аналитическим и не использует итеративных процедур. Математический аппарат метода основан на анализе вычетов в нулях передачи функции сопротивления нагрузки.
Результаты. Гибкие аппроксимирующие функции оказались эффективным средством для синтеза согласующих цепей с кратными нулями передачи в бесконечности. Вариативные свойства функции допускают реализацию как гладких, так и волновых частотных характеристик. Возможна и их комбинация, позволяющая использовать лучшие свойства обеих. Предложенные АФ позволяют плавно изменять частотную характеристику, сохраняя при этом нормировку, свойственную классическим аппроксимациям. Применение таких функций позволило практически снять свойственные классическим АФ ограничения на минимальные значения емкости нагрузки и более чем на 30 % предельные значения индуктивности в приведенных примерах.
Заключение. Разработанная методика делает процесс широкополосного согласования физически прозрачным и может быть положена в основу применения к другим классам нагрузок.

Об авторах

Г. А. Филиппович
Военная академия Республики Беларусь
Беларусь

 кандидат технических наук (1977), доцент (1980), профессор
кафедры автоматики, радиолокации и приемо-передающих устройств

Военная академия Республики Беларусь, пр. Независимости 22057, Минск, Республика Беларусь



М. А. Янцевич
Военная академия Республики Беларусь
Беларусь

 старший инженер учебной лаборатории кафедры автоматики, радиолокации и приемо-передающих устройств

Военная академия Республики Беларусь, пр. Независимости 22057, Минск, Республика Беларусь



Список литературы

1. Yarman S. B. Design of ultra wideband power transfer networks. NY: Wiley, 2010. 774 p. doi: 10.1002/9780470688922

2. Девятков Г. Н. Автоматизированный синтез широкополосных согласующих устройств, связывающих произвольные иммитансы источника сигнала и нагрузки // Науч. вестн. НГТУ. 2004. № 1 (16). С. 155–165.

3. Самуилов А. А., Черкашин М. В., Бабак Л. И. Методика "визуального" проектирования цепей на сосредоточенных элементах для широкополосного согласования двух комплексных нагрузок // Докл. ТУСУР. 2013. № 2 (28). С. 30–39.

4. Воропаев Ю. П., Васильев А. Д., Мещеряков И. М. Применение целевых матриц передачи и усложненных элементарных каскадов при синтезе широкополосных согласующе-фильтрующих и моделирующих схем // Докл. БГУИР. 2010. № 6 (52). С. 35–42.

5. Пегасин Д. В. Синтез согласующих цепей с характеристиками передачи мощности заданного уровня на основе алгоритма Левенберга–Марквардта // Докл. БГУИР. 2010. № 3(49). С. 17–23.

6. Янцевич М. А., Филиппович Г. А. Методика синтеза широкополосных согласующих устройств с использованием ограниченно-плоских аппроксимирующих функций // Изв. Гомельского гос. ун-та им. Ф. Скорины. 2021. № 6 (129). С. 154–158.

7. Mahata S., Herencsar N., Kubanek D. Optimal Approximation of Fractional-Order Butterworth Filter Based on Weighted Sum of Classical Butterworth Filters // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 81097–81114. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3085515

8. Ali A. S., Radwan A. G., Soliman A. M. Fractional order Butterworth filter: Active and passive realizations // IEEE J. on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems. 2013. Vol. 3, № 3. P. 346–354. doi: 10.1109/JETCAS.2013.2266753

9. Mahata S., Kar R., Mandal D. Optimal fractional-order highpass Butterworth magnitude characteristics realization using current-mode filter // AEU – Intern. J. of Electronics and Communications. 2019. Vol. 102. P. 78–89. doi: 10.1016/j.aeue.2019.02.014

10. Филиппович Г. А. Широкополосное согласование сопротивлений. Минск: Военная академия РБ, 2004. 176 с.

11. Abrie P. Design of RF and Microwave Amplifiers and Oscillators. Boston: Artech House, 1999. 480 p.

12. Филиппович Г. А., Белевич В. Ф. Необходимость и достаточность системы ограничений широкополосного согласования // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. № 2. С. 31–36.

13. Бабак Л. И., Черкашин М. В., Зайцев Д. А. "Визуальное" проектирование корректирующих и согласующих цепей полупроводниковых СВЧустройств // Докл. ТУСУР. 2007. № 1 (15). С. 10–19.

14. Буренко Е. А. Аппроксимация амплитудночастотных характеристик и синтез по ним радиотехнических фильтров высокого порядка на основе полиномов Лежандра, Гегенбауэра и Якоби // Междунар. науч.-исслед. журн. 2021. № 6 (108). С. 49–63.

15. Шашок В. Н. Синтез цепей с нарастающеволновой функцией передачи // Докл. БГУИР. 2011. № 8 (62). С. 52–58.


Рецензия

Для цитирования:


Филиппович Г.А., Янцевич М.А. Гибкие аппроксимирующие функции для широкополосного согласования. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2022;25(2):6-15. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-2-6-15

For citation:


Filippovich G.A., Yantsevich M.A. Flexible Approximation Functions for Broadband Matching. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2022;25(2):6-15. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2022-25-2-6-15

Просмотров: 379


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)