WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


На правах рукописи

Мартьянов Павел Сергеевич

СИНТЕЗ АНАЛОГОВЫХ ФИЛЬТРОВ

НА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЯХ ДЛЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.12.04 – «Радиотехника, в том числе системы и устройства

телевидения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена на кафедре радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Государственного образовательного учреждения Московский институт электроники и математики (МИЭМ)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Мишин Геннадий Тимофеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Тумковский Сергей Ростиславович кандидат технических наук, Сулейманов Сергей Павлович

Ведущая организация: ФГУП НИИАА им. Акад. В.С. Семенихина

Защита диссертации состоится 18 марта 2010 г. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.133.06 при МИЭМ по адресу: 109028, Москва, Б.

Трехсвятительский пер., д.3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технического университета).

Автореферат разослан «_»_2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Грачев Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность На сегодняшний день фильтры электрических сигналов применяются практически в любых радиоэлектронных устройствах, где требуется обработка сигналов, в частности в спектральном анализе, обработке изображений, обработке видео, обработке речи и звука и многих других приложениях. В большинстве случаев в этих устройствах применяются цифровые фильтры, поскольку они высокоточные, обладают гибкостью настройки, компактны и удобны в применении. Однако они имеют свои недостатки в сравнении с аналоговыми фильтрами:

1. Трудность работы с высокочастотными сигналами. Полоса частот ограничена частотой Найквиста, равной половине частоты дискретизации сигнала. Поэтому для высокочастотных сигналов применяют аналоговые фильтры.

2. Трудность работы в реальном времени — вычисления должны быть завершены в течение периода дискретизации.

3. На низких частотах возможно появление выбросов или шумов.

4. Для большой точности и высокой скорости обработки сигналов требуется не только мощный процессор, но и дополнительное, возможно дорогостоящее, аппаратное обеспечение в виде высокоточных и быстрых ЦАП и АЦП.

Поэтому аналоговые фильтры актуальны в диапазоне высоких частот, используют при выборе определённой радиостанции в радиоприёмниках, в устройствах воспроизведения звука, где необходимо разделение звукового сигнала перед воспроизведением, а также высокие требования к выходному сигналу.

Что касается аналоговых фильтров, то для их синтеза в большинстве случаев используется метод полиномиальной аппроксимации. Данный метод предполагает аппроксимацию по известным полиномам Баттреворта, Чебышева, эллиптическая аппроксимация. Недостатки такого метода:

1. Сложность получаемого полинома.

2. Разрывность, нелинейность полинома.

3. Сложность при проектировании фильтров высоких порядков.

Выход из создавшегося положения наметился в работах Мишина Г.Т., Прокимова П.А., Джонса Д.Т., где была предложена попытка создания универсального метода синтеза аналоговых устройств. За теоретическую базу аналоговой микроэлектроники принята математическая теория систем дифференциальных уравнений в обобщенной форме. На основании анализа систем дифференциальных уравнений, были сформированы элементные звенья аналоговой микроэлектроники (предлагаемая элементная база микроэлектроники), которые состоят всего из пяти элементарных звеньев: интегрирующего, дифференцирующего, сложения / вычитания, масштабирования (умножения / деления), разделения/соединения. На основании этих звеньев был сформирован предлагаемый метод синтеза аналоговых фильтров для адаптивной фильтрации, которые используется в системах связи.

Предлагаемый метод имеет следующие достоинства:

Простые процедуры расчета схем фильтров.

Линейность получаемой передаточной функции.

На основе вновь введенных элементарных звеньев, возможно, сформировать как МАБИС (матричные аналоговые большие интегральные схемы), так и ПАИС (программируемые аналоговые интегральные схемы). Такая возможность обусловлена малочисленностью элементов в базе и позволяет спроектировать уникальный чип для данной МАБИС, или единый перепрограммируемый элемент для ПАИС.

Сокращает время проектирования, и изготовления фильтра, что удешевляет процесс изготовления в условиях мелкосерийного производства.

Те большие возможности, которые открываются введением предлагаемой элементной базы (элементарные звенья), требуют обширной предварительной работы, связанной с исследованием особенностей проектирования различных типов аналоговых устройств.

Настоящая работа посвящена разработке метода, алгоритма и процедуры синтеза аналоговых пассивных фильтров. Это и определяет актуальность работы.

Цель и основные задачи работы Целью настоящей работы является создание метода синтеза радиоэлектронных аналоговых фильтров (применяемых в адаптивных фильтрах для системах связи), который позволит сократить время проектирования и их изготовления.

Основными задачами

, решение которых необходимо для достижения поставленной цели, являются:

Разработка метода синтеза аналоговых фильтров, состоящих из элементарных звеньев микроэлектроники.

Разработка методики синтеза фильтров.

Разработка моделей элементарных звеньев микроэлектроники на языке VHDL в САПР Разработка методики проектирования фильтров на основе программируемых интегральных микросхем для использования их в системах связи.

Экспериментальны исследования фильтров на предлагаемой элементной базе.

Разработка рекомендаций по использованию полученных результатов в системах связи.

Решение этих задач имеет большое значение для дальнейшего совершенствования процесса проектирования аналоговых устройств, для создания отечественных систем, конкурентоспособных на мировом рынке.

В связи с тем, что элементарные звенья имеют не сложную структурно-принципиальную схему, в реальном производстве они могут быть реализованы на операционных усилителях по технологии МОП структур или технологии биполярных структур.

На защиту выносятся:

Метод синтеза передаточной функции фильтра по заданным параметрам.

математической модели.

Методика реализации фильтров с использованием элементарных звеньев микроэлектроники.

Методика проведения экспериментальных исследований по реализации фильтров на Методы исследования Для решения поставленных выше задач в качестве методов исследования использовались: теория систем дифференциальных уравнений; метод структурных матриц;

теория систем автоматического управления; численные методы решения систем линейных дифференциальных уравнений; машинные методы анализа, синтеза, моделирования и верификации электронных схем; анализ и статистическая обработка полученных экспериментальных результатов.

Научная новизна При решении задач, поставленных в диссертационной работе, впервые получены следующие новые научные результаты:

Разработан метод синтеза аналоговых фильтров с использованием элементарных звеньев микроэлектроники, особенность которого заключается в том, что он состоит из двух взаимосвязанных частей, первая часть это метод получения математической модели фильтров по заданным параметрам фильтра, вторая - метод получения структурнопринципиальной схемы фильтра по заданной математической модели.

Разработаны модели элементарных звеньев микроэлектроники на языке VHDL.

показана возможность реализации фильтров в среде системы САПР Altera MAX+PLUS II на основе ПЛИС аналогичных фильтрам, полученным в среде традиционной элементной Практическое использование новых научных результатов, полученных в работе, позволит расширить номенклатуру и улучшить качественные показатели фильтров, встраиваемых в МАБИС и ПАИС.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложенный подход и разработанный метод синтеза аналоговых фильтров, позволяют в сжатые сроки, эффективно и с приемлемой точностью реализовать разработку конструкции аналоговых конкурентно способных фильтров, рассчитанных на реализацию в элементной базе применительно к МАБИС и ПАИС.

Полученные основные характеристики фильтров подтверждают, что фильтры из элементарных звеньев аналогичны соответствующим характеристикам фильтрам традиционной элементной базе.

Реализация и внедрение результатов работы. Предложенные в диссертационной работе методика синтеза аналоговых фильтров, программное, аппаратное и методическое обеспечение используются в промышленности на ФГУП «Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов» (г. Пенза), в учебном процессе и при выполнении научноисследовательских работ, проводимых на кафедре и телекоммуникационные устройства и системы» Московского государственного института электроники и математики (РТУиС МИЭМ). Материалы теоретических и экспериментальных исследований используются при изучении курса «Проектирование логических систем» на кафедре РТУиС МИЭМ.

Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов (г. Москва, МИЭМ, 2007 г., 2008 г., 2009 г.), а также на научно-исследовательских семинарах кафедры «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МИЭМ с 2006 по 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ (из них 1 статья в журнале включенный в список ВАК) и одно учебное пособие.

Структура диссертации.

Работа состоит из 4 глав (первая глава – Обзор состояния и тенденций развития современных аналоговых фильтров в микроэлектронике, четвёртая глава – Обсуждения и выводы), содержит 143 страниц основного текста, 3 страниц списка литературы ( наименований), 135 рисунков, 9 таблиц, 10 страниц приложений, содержащих 2 акта внедрения результатов диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, определена направленность исследования работы.

В первой главе рассмотрены различные типы фильтров. Однако больший акцент делается на рассмотрении аналоговых пассивных фильтров с точки зрения возможности их использования в радиотехнических системах связи. Приводятся основные параметры аналоговых фильтров и их характеристики на конкретных примерах.

Далее в этой главе приведен анализ литературных источников, посвященный рассмотрению методов синтеза аналоговых фильтров с историческим очерком за последние десятилетия. Рассматриваются наиболее известные методы синтеза, которые применялись и применяются в настоящее время для реализации аналоговых фильтров. Среди наиболее доступных методов выделены методы аппроксимации полиномами Баттерворта, Чебышева, Бесселя, Кауэра-Золотарёва. Эти метод является наиболее общераспространенным при проектировании фильтров. Приведены основные достоинства и недостатки этих методов.

Рассматривается также метод синтеза фильтров с использованием оптимальной линейной фильтрации, данный метод применяется для следящих и наблюдательных систем связи. В заключении описания метода приводятся его достоинства и недостатки.

В настоящее время фильтры синтезируют с использованием САПР. В этой главе приведены программы для реализаций фильтров, такие как Micro – Cap 8, LC-Designer, SystemView компании Elanix, Ansnt.exe под TURBO BASIC, описаны возможности их применения и основные недостатки.

В конце главы на основании анализа рассмотренных материалов по синтезу аналоговых фильтров приводится заключение об актуальности представляемой к защите работы.

В первом параграфе второй главы формулируется цель, намечаются задачи работы и описываются используемые методы. Во втором параграфе проводится теоретическое обоснование метода синтеза аналоговых фильтров на элементарных звеньях. Данный параграф состоит из введения, в котором описываются теоретические предпосылки возникновения синтеза вообще и применение его к радиоэлектронным устройствам. Под синтезом в данной работе имеется в виду метод разработки или конструирования математической модели в виде передаточной функции из элементарных звеньев аналоговой микроэлектроники (интегрирующие сложения/вычитания, звено соединения/разъединения). Математические модели данных звеньев представлены в таблице 1.

Предлагаемый метод состоит из двух этапов первый этап - синтез математической модели фильтра по заданным параметрам и второй этап - синтез структурно-принципиальной схемы фильтра по заданной математической модели. Описывается сначала первый этап предлагаемого метода синтеза. Процедура синтеза на данном этапе состоит в отыскании по не формально заданным, первоначальным параметрам фильтра его структурной схемы или математической модели. Для решения таких задач необходимо предложить методы, позволяющие при некоторых первоначально заданных параметрах системы, характеристиках воздействий, ограничениях и взаимосвязях, определить структурную схему и математическую модель аналогового фильтра. Последние являются исходными данными для процедуры, описанной выше, которая позволяет построить структурно-функциональную схему и определить значения параметров разрабатываемого фильтра. Данный этап метода синтеза, основывается на теории структурных матриц предложенной Шатихиным Л.Г. Общая форма записи структурной матрицы системы уравнений, описывающий фильтр представлена на рис.1.

После выполнения перемножения элементов структурной матрицы переходим к математической модели фильтра:

Где f1,..., f N - полезные и паразитные сигналы; X 1,..., X N - вектора переменных состояний; a, Последовательность выполнений действий при получении математической модели фильтра:

1. Определение типа и перечня требований к фильтру (полоса частот, уровень шума, граничные частоты и т.д.).

2. Формирование крупноблочной структурной матрицы фильтра.

3. Разукрупнение и детализация крупноблочной матрицы фильтра (проставляются связи между элементами подсистемы фильтра).

4. Проверяется условие все ли координаты матрицы могут быть точно размещены по её столбцам, если нет, то переходим на пункт 3, если да, то выполняем пункт 4.

5. Формирование по структурной матрицы системы уравнений фильтра, которая будет является его математической моделью.

Затем рассматривается второй этап метода (синтез структурно принципиальной схемы по заданной математической модели). Эта часть метода предполагает реализацию структурнопринципиальной схемы фильтра из элементарных звеньев микроэлектроники. В данной части метода используются теория систем дифференциальные уравнения в форме преобразования Лапласа. Математическую модель фильтра (1) разрешают относительно основных неизвестных и, используя преобразования, переходят к структурной схеме фильтра, которую в дальнейшем преобразуют в структурно-принципиальную схему фильтра рис.2.

основные переменные математической модели фильтра.

Последовательность выполнений действий при получении математической модели фильтра:

1. Исходная математическая модель фильтра в виде системы дифференциальных 2. Имеет ли модель вид системы уравнений узловых потенциалов и форме преобразования Лапласа, если нет, то необходимо преобразовать форму Лапласа, если да то выполняется 3. Составление в матричной форме уравнений токов по закону Кирхгофа.

4. Составление уравнений токов.

5. Решение систему уравнений относительно основных переменных.

6. Формирование структурной схемы фильтра из формул основных переменных системы 7. Разложение передаточных функций типовых звеньев структурной схемы на элементарные звенья.

8. Формирование структурно принципиальной схемы фильтра заменой типовых звеньев на Также в данной главе рассмотрен анализ-синтез аналоговых фильтров, который подразумевает получение из электрической принципиальной схемы фильтра математической модели (анализ) и получение из этой модели структурно-принципиальной схемы из элементарных звеньях (синтез).

Последовательность действий на этом этапе заключается в следующем:

1) по заданной схеме электрической принципиальной фильтра, используя метод узловых потенциалов, составляется матрица проводимости;

2) по полученной матрице составляют систему уравнений;

3) разрешают уравнения относительно основных (диагональных) элементов;

4) из полученных уравнений выводят передаточную функцию, раскладывают передаточную функцию сначала на типовые, а затем на элементарные звенья, из которых и составляют структурно-функциональную схему.

Структурно-принципиальная схема является аналогом и выполняет все функции схемы электрической принципиальной, но в другой элементной базе.

Предложенный метод анализа-синтеза исследования структур аналоговых фильтров может быть использован как для получения и соответствующего преобразования математических моделей схем к виду систем алгебраических уравнений в форме Лапласа, так и для формирования из элементарных и типовых звеньев аналоговой микроэлектроники структурных схем фильтров. Для пояснения в данной главе приводятся два примера перехода от традиционной элементной базы на предлагаемую элементную базу.

В конце второй главы говорится, что для решения задач, приведенных в начале данной главы, необходимо проведение экспериментальных исследований, которые будут описаны в следующей главе.

В первом параграфе третьей главы обозначена цель эксперимента. Стоит напомнить, что она заключается в практической реализация методики синтеза аналоговых фильтров, построенных на элементарных звеньях микроэлектроники. Практическая реализация осуществляется на экспериментальной установке.

Для достижения поставленной цели в эксперименте необходимо решить следующие практически реализовать алгоритм синтеза математической модели фильтров по заданным параметрам;

практически реализовать алгоритм синтеза структуры фильтров по заданной математической модели;

разработать программные описания элементарных звеньев аналоговой микроэлектроники изготовить опытные образцы аналоговых фильтров на базе ПЛИС в системе САПР Quartus II (MAX PLUS +II);

исследовать опытные образцы и систематизировать результаты экспериментов;

обработать результаты экспериментов и обосновать выводы о практическом значении данного метода для микроэлектроники.

Далее в этом параграфе описывается проведение эксперимента, приводится структурная схема экспериментальной установки (макет) рис.3.

Данное устройство является инструментом для создания фильтров. Отличие от имеющихся экспериментальных установок, состоит в том, что используются АЦП, ЦАП и ПЛИС, обладающие большим быстродействием и разрядностью. При проведении экспериментальных исследований была выполнена следующая работа:

спроектирован, разработан и реализован экспериментальный стенд, структурная схема, которого показана на рис. 3;

введен в проектирование математических моделей новых элементов язык описания логических схем VHDL (Very Hardwere Description Languages);

разработаны модели основных звеньев на языке VHDL;

практически реализованы основные элементарные звенья микроэлектроники на ПЛИСах.

Программные описания элементарных звеньев на языке VHDL позволили ввести в модели реальное время и, тем самым, разрешить проектирование в среде логических устройств реально-временных аналоговых устройств. Запрограммированные объекты реально изготавливались с помощью программатора. В качестве исходного элемента для проектируемых объектов были использованы не запрограммированные ПЛИС.

Экспериментальный стенд был использован для проведения серии экспериментов по проверке соответствия теоретическим исследованиям и определения реальных качественных показателей элементарных звеньев микроэлектроники. Методика проведения эксперимента по реализации элементарных звеньев изображена на рис. 4.

Рис. 4. Методика проведения эксперимента по реализации элементарных звеньев Методика проведения экспериментальных исследований заключалась в том, что программа описания работы структурно-принципиальной схемы звена на языке описания устройств VHDL моделировалась в САПР MAX PLUS+II. Потом, используя встроенный

ALTERA

EPF10K20TC экспериментальной установке. На вход макета с генератора подавались сигналы гармонических колебаний, с выхода макета обработанный сигнал поступает на цифровой осциллограф, на котором наблюдается изображение выходного сигнала.

В следующем параграфе производилась реализация элементарных звеньев в среде САПР ALTERA МАХ PLUS +II, используя язык программирования VHDL. После реализации программ звеньев в данной САПР производилась проверка на работоспособность каждого звена, используя компиляцию. Далее используя методику, описную выше, проводился эксперимент, на вход макета (экспериментальной установки) с генератора подавались различной формы сигналы (синусоидальный, меандр, пилообразный, треугольный) в диапазоне частот от 1 кГц до 300кГц, а с выхода снимались сигналы в виде осциллограмм, которые наблюдались на экране цифрового осциллографа.

На цифровом осциллографе наблюдалось изображение выходных интегрированных, дифференцируемых, умноженное в заданное количество раз сигналов, что свидетельствует о правильности работы реализованных звеньев. Стоит отметить, что верхний предел рабочих частот экспериментального макета до 300 кГц, такой диапазон частот обусловлен быстродействием используемых АЦП и ЦАП. В связи с ограничением объема автореферата представить все осциллограммы с различными входными сигналами для каждого звена не представляется возможным. Осциллограммы с поданным на вход сигналом в виде меандра на вход интегратора и снятая с его выхода, представлена на рис 5.

Рис. 5. Входной сигнал на частоте 10 кГц в виде меандра поданный на интегратор – 1, На рис. 5 представлена осциллограмма:

метка 1 – сигнал в виде прямоугольных импульсов (меандр), поданный с генератора на вход экспериментального стенда;

метка 2 – сигнал, снятый с выхода устройства для эксперимента.

На полученной выше осциллограмме наблюдается интегрирование входного сигнала (меандр), поданного на вход макета. Следовательно, можно сделать вывод о том, что интегратор, реализованный на ПЛИС, работает правильно. Программа интегратора может быть использована для реализации аналоговых фильтров на ПЛИС, используя методику синтеза фильтров. Подобным образом были реализованы и все остальные элементарные звенья и проведены эксперименты по снятию выходных осциллограмм.

В следующем параграфе приведены результаты эксперимента по реализации фильтров на ПЛИС. Методика проведения эксперимента (методика синтез) заключалась в том, что программа описания работы структурно-принципиальной схемы фильтра на языке описания устройств VHDL моделировалась в САПР MAX PLUS+II. Потом, используя встроенный программатор ALTERA фильтр, реализовывался на ПЛИС EPF10K20TC экспериментальной установке рис.3. На вход макета с генератора подавались сигналы гармонических колебаний, на компьютере используя встроенный АЧХометр, снимали выходную частотную характеристику. Данная методика представлена на рис. 6.

Основными задачами этого этапа являются: анализ схемы фильтра и получение математической модели фильтра, синтез структурно-принципиальной схемы фильтра, программное описание структурно-принципиальной схемы на языке VHDL в САПР ALTERA MAX PLUS+II, реализация фильтра на ПЛИС стенда, снятие частотных экспериментальных характеристик.

Рассмотрим синтеза Т-образного фильтра нижних частот (ФНЧ), рис. 7 со следующими параметрами схемы: RS = 1 кОм, L1 = 500 мкГн, L2 = 10 мкГн, L3 = 500 мкГн Rн=100 кОм, С1 = 0.2 мкФ, V=1В.

Для возможности применения предлагаемого метода синтеза необходимо преобразовать схему исследуемого фильтра, используя метод Тевенина-Нортона, добавив источник тока и сопротивление источника тока рис. 8.

Рис. 8. Преобразованная модель Т-образного фильтра нижних частот Далее составляется структурная матрица схемы фильтра, после чего переходят к системе уравнений, которая является математической моделью фильтра (2), затем разрешают данную систему относительно основных переменных:

Системы уравнений преобразуют в структурную схему системы фильтра, которая состоит из передаточных функций. Далее преобразовывая каждую передаточную функцию структуры фильтра с W1.1 – W6 переходят к структурно-принципиальной схеме фильтра составленной из элементарных звеньев микроэлектроники рис. Рис. 9. Структурно-принципиальная схема фильтра нижних частот из элементарных звенев Далее эта схема фильтра программно реализуется на языке описания логических устройств VHDL с последующим перепрограммированием на ПЛИС макете. После проведения эксперимента по методике описанной выше получим экспериментальную амплитудночастотную характеристику (АЧХ) исследуемого фильтра из элементарных звеньев, также была рассчитана и представлена характеристика модели фильтра, которая была рассчитана в Pspice рис. 10.

Рис. 10. Амплитудно-частотные характеристики фильтра нижних частот, f среза расч = Гц, f среза эксп = 1200 Гц Сплошная линия - экспериментальная АЧХ, прерывистая – Экспериментальная логарифмическая АЧХ (ЛАЧХ) для исследуемого фильтра имеет вид, представленный на рис. 11.

Рис. 11. Экспериментальная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика что соответствует представлениям о крутизне Т – образного фильтра нижних частот 4-го порядка.

Рассмотрим синтез полосно-пропускающего фильтра (ППФ), принципиальная схема (в виде модели), которого показана на рис. 12. Были выбраны следующие параметры схемы Rs = 100 Ом, R1 = 50 Ом, С1 = 0.15 мкФ, L1 = 5 мГн, RН = 100 кОм, V=1В.

После дальнейших преобразований, которые были подобны преобразованиям в предыдущем примере, получим структурно-принципиальную схему фильтра изображенную на рис. 13.

Рис. 13. Структурно-принципиальная схема полосно-пропускающего фильтра.

Экспериментальная амплитудно-частотная характеристика исследуемого фильтра из элементарных звеньев и частотная характеристика модели фильтра рассчитанного в Pspice представлены на рис. 14.

Рис. 14. Амплитудно-частотные характеристики полосно-пропускающего фильтра f нижн расч Экспериментальная ЛАЧХ исследуемого фильтра имеет вид, представленный на рис. 15.

Рис. 15. Экспериментальная логарифмическая амплитудно-частотная характеристика Для приведенных результатов на рис. 14 и 15 можно сказать, что доказана возможность практической реализации фильтров с характеристиками резонансного контура.

Остальные примеры были сделаны подобным образом. Выводы и заключения приводятся в четвертой главе.

В четвертой главе сравниваются расчетные результаты, полученные в программе Pspice для фильтров на традиционной элементной базе c экспериментальными результатами для фильтров на предлагаемой элементной базе.

В результате сравнительного анализа результатов экспериментов, полученных в процессе измерений параметров моделей фильтров и образцов аналоговых фильтров различного типа и порядка, выполненных на базе не программированных ПЛИС, можно сделать следующие основные выводы:

1. Характеристики прототипов фильтров совпадают с расчетными характеристиками фильтров с погрешностью 15% для значений частоты среза и 6% для значений амплитуды, которые соответствуют этим частотам. Это позволяет рекомендовать фильтры на ПЛИС для дальнейшей отработки с целью передачи в производство.

2. Предложенная методика синтеза правомерна и позволяет изготавливать фильтры.

3. Технология изготовления аналоговых фильтров на базе не программированных корпусов ПЛИС путем программирования и прошивки в САПР Altera MAX +PLUS II позволяет наладить мелкосерийное производство фильтров без использования какого-либо специального оборудования.

микропроцессорных САУ квантование по уровню происходит в АЦП и в некоторых случаях – ЦАП. В этих преобразователях возникают специфические ошибки, на которые нужно обращать внимание.

диапазоне 0.485mВ X 0.485mВ.

В заключении перечислены полученные при решении поставленных задач научные результаты.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены новые научные результаты:

Разработан метод синтеза фильтров, состоящий из элементарных звеньев аналоговой микроэлектроники с использованием математических моделей в виде систем дифференциальных уравнений.

Разработана методика синтеза фильтров для систем связи, которые позволяют разрабатывать модели фильтров.

Разработаны модели основных элементарных звеньев микроэлектроники на языке VHDL;

Разработана методика проектирования фильтров на основе ПЛИС в системе САПР Altera MAX+PLUS II используемые в адаптивных фильтрах системах связи.

Выполнены экспериментальные исследования по нахождению амплитудно-частотных характеристик фильтров. Приведены сравнения характеристик существующих фильтров с полученными характеристиками фильтров из элементарных звеньев.

На основе проведённых исследований рекомендовано: использовать разработанную методику синтеза фильтров в условиях мелкосерийного производства.

Решенные в ходе выполнения диссертационной работы задачи позволяют говорить о том, что поставленная цель достигнута.

1. Мартьянов П.С., Мишин Г.Т. Обоснование процедуры синтеза аналоговых фильтров на новой элементной базе // В сб. «Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств». – М.: МИЭМ, 2007. – С. 159-163.

2. Мартьянов П.С. Синтез аналоговых фильтров с использованием математического моделирования // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. –М.:МИЭМ. 2007. – С.286.

3. Мартьянов П.С. Проектирование цифровых устройств в среде Altera MAX+PLUS II:

Методические указания. – М.: МИЭМ, 2007. – 13 с.

4. Мартьянов П.С. Синтез режекторного фильтра с использованием новой элементной базы // В сб. «Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств». – М.: МИЭМ, 2008. – С. 137-143.

5. Мартьянов П.С. Экспериментальная база к работе на тему синтез аналоговых фильтров на новой элементной базе // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. –М.:МИЭМ. 2008. – С.177.

6. Мартьянов П.С. Процесс синтеза фильтра низкочастотного диапазона на элементарных звеньях аналоговой микроэлектроники // В сб. «Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств». – М.: МИЭМ, 2009. – С. 137-143.

7. Мартьянов П.С. Описание процесса синтеза фильтра на новой элементной базе // Научнотехническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ.

Тезисы докладов. – М.:МИЭМ. 2009. – С.186-187.

8. Мартьянов П.С. Синтеза фильтров на элементарных звеньях аналоговой микроэлектроники. – Технологии ЭМС. – 2009.-№4. С. 62 – 68.



 


Похожие работы:

«ПОЗДНЯК Ирина Сергеевна РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ В МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ГОУВПО ПГУТИ). Научный...»

«Xвaлин Aлeкcандp Львoвич Aнaлиз и cинтeз интeгpaльныx мaгнитоупpaвляемыx рaдиoтeхничecкиx устpoйств нa фeppитoвыx peзoнaтopax 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Самара – 2014 Работа выполнена в ОАО Институт критических технологий, г.Саратов Официальные оппоненты : Ильин Евгений Михайлович, д.ф.-м.н., ведущий аналитик Инновационного технологического центра КНП МГТУ им....»

«Хачатурян Алёна Борисовна СИНТЕЗ СПЕКТРАЛЬНО-ЭФФЕКТИВНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ НАВИГАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Специальность: 05.12.14 – Радиолокация и радионавигация АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В.И....»

«Логвинов Александр Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА ЭМС И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СЕТЕЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ В СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования...»

«Хабаров Евгений Оттович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ПО КАНАЛАМ С МЕЖСИМВОЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Самара 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет...»

«Смирнов Алексей Витальевич МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В AD HOC СЕТЯХ С ВЫСОКОСКОРОСТНЫМИ ОБЪЕКТАМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАПРАВЛЕННЫХ АНТЕНН 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2011 Диссертационная работа выполнена на кафедре телекоммуникационных систем Национального исследовательского университета МИЭТ Научный руководитель доктор...»

«Политов Сергей Иванович Современный международный терроризм как угроза национальной безопасности России Специальность 23.00.02: политические институты, этнополитическая конфликтология, национальные и политические процессы и технологии Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва – 2007 2 Работа выполнена в Институте социально-политических исследований РАН Научный...»

«Бакеев Владимир Борисович СОЗДАНИЕ МЕТОДИК И ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ ТОННЕЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Специальность 05.12.13 Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики...»

«Чижов Александр Иванович АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЁТА И СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА СВЧ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ 05.12.07 – Антенны, СВЧ-устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена на Научно-производственном предприятии Салют-27 Научный консультант : доктор физико-математических наук, профессор Раевский Алексей Сергеевич Официальные оппоненты : доктор физико-математических...»

«БУШМЕЛЕВА Кия Иннокентьевна СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРАНКИНГОВЫХ СРЕДСТВ СВЯЗИ Специальность: 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва - 2011 -2 Работа выполнена на кафедре Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы Московского государственного института электроники и математики (технический университет) Научный...»

«ТИМАШЕВА Татьяна Геннадьевна ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МИЛЛИМЕТРОВЫХ СИГНАЛОВ, ОТРАЖЕННЫХ ОТ ОБЪЕКТА СО СЛОЖНЫМ ХАРАКТЕРОМ ДВИЖЕНИЯ Специальность 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре Радиоприемных устройств ФГБОУ ВПО НИУ МЭИ доктор технических наук, профессор Научный руководитель : ГРЕБЕНКО Юрий Александрович ХРИСТОФОРОВ...»







 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.