Главная ->  Управляемый электронный аттенюатор 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32

ключения УЭА. Это можно сделать путем расчета и сравнения нормированных -частотных характеристик тракта при включенном и отключенном УЭА или с использованием коэффициента М :

Af = S

Если Л1н лежит в пределах заданного створа, то УЭА может быть построен без КЦ.

При невозможности компромиссного выбора Oq, bo, Со, do, удовлетворяющего одновременно допустимому уменьшению коэффициента передачи тракта и начальному изменению формы ЧХ, необходимо осуществить коррекцию тракта. Задача решается аналогично случаю г>3.

Б. Случай г>3

Синтез КЦ осуществляется с учетом двух требований: а) /<3, где /- - ранг системы (3.36) для корректированных импедансов 2 и Z; 6) коррекция тракта не должна сопровождаться изменением формы частотных характеристик. Применение КЦ оправдано также при гЗ в следующих случаях: а) если реализация УЭА возможна лишь принедопустимом уменьшении коэффициента передачи или изменении формы ЧХ; б) если преследуется цель упрощения УЭА. В любом случае проектирование ведется в направлении усложнения УЭА - от простого к сложному.

Проектирование регулятора с одноэлементным УЭА выполняется в такой последовательности:

1) выбирается вид одноэлементного УЭА (на высоких частотах предпочтительно применение параллельного УЭА);

2) коэффициенты а, bm, Cm, dm выбираются в соответствии с формулой (5.2) или (5.3), начальные параметры ао, Ьо, Со, do -с формулой (5.1);

3) выбирается способ коррекции тракта (см. табл. 3.4)*;

4) система для выбранного способа включения КЦ

* Поз. 1 и 2 в табл. 3.4 в случае одноэлементных УЭА не рассматривать.

(см. табл. 3.4) решается относительно иммитансов (р) и2(р); -

5) варьируемые параметры (/г, go или го) выбираются так, чтобы выполнялись условия физической реализуемости (УФР) иммитансов Wy и 112, а именно: функции Wi{p) должны быть дробно-рациональными, с вещественными положительными коэффициентами; старшие и младшие степени полиномов числителя и знаменателя не должны отличаться более чем на единицу; нули и полюсы Wi(p) должны находиться в левой полуплоскости комплексной переменной р = (т + /й); функции Wi(p) не должны иметь кратных нулей и полюсов;

6) в случае выполнения УФР осуществляется синтез КЦ.

Если при различных способах коррекции тракта двухполюсники Wi и Wi физически не реализуемы или чрезмерно сложны и существенно уменьшают коэффициент передачи тракта, то необходимо усложнять УЭА.

Проектирование регулятора с резистивным УЭА, обладающим J?Bx = const или /?вых=const, осущсствляет-ся так:

1) выбирается иммитанс, подлежащий коррекции (целесообразно выбрать иммитанс с меньшим порядком функции Wiip));

2) для случая, когда корректирующие двухполюсники находятся по разные стороны от УЭА (поз. 1-4 в табл. 3.4), выбирается способ включения двухполюсника Wku корректирующего Wt или W (последовательно или параллельно Wrm);

3) функция Wk\ (р) определяется из условия

IJKi (Р) + г(н) (Р) = Wrr.) (Р) = 0, (5.12)

где Шо=Го или Wo=go,

4) анализируются УФР двухполюсника Wki(p) и выбирается минимально возможное значение Wo;

5) из нижнего уравнения системы для выбранного способа включения второго корректирующего двухполюсника Wv.2 (поз. 1-4 в табл. 3.4), восстанавливающего форму частотных характеристик тракта, с учетом соотношений (5.12) и (5.1) определяется функция Wip);

6) анализируются УФР двухполюсника Wk2{p) и выбирается минимально возможное значение k;

7) если двухполюсники Wx и Wi физически реали-



зуемы и kkjy, осуществляется синтез КЦ и определяются зависимости регулируемых элементов УЭА от затухания: для двухэлементных- по формулам (3.50) -(3.53), для трехэлементных - на основании табл. 3.5.

Если задача не имеет удовлетворительного решения, то проектирование продолжается следующим образом:

8) из условия amdm-bmCm=0 выбираются коэффициенты уравнения тракта:

в случае коррекции Wr

am= 1; bm = ro; Cm = -l/ro; dm= -1; в случае коррекции

&m= 1; bm=-Го; Cm= 1/Го; т = - 1;

9) для выбранного способа включения обоих корректирующих двухполюсников Ui и W2 между корректируемым иммитансом и УЭА (поз. 5-8 в табл. 3.4) с учетом выражения (5.1) решается соответствующая система и определяются функции Wi{p).

Дальнейший порядок проектирования аналогичен вышеописанному: из УФР выбираются минимально возможные значения Wq и k, синтезируются КЦ и определяются зависимости Wi{S) для выбранного УЭА.

Если и здесь решение задачи оказывается невозможным или неприемлемым, то необходимо дальнейшее усложнение УЭА.

Проектирование регулятора с трехэлементным УЭА осуществляется аналогично предыдущим случаям и содержит следующие основные этапы: выбор коэффициентов am, bm. Cm, dm (см. табл. 3.2) и начальных параметров Со, Ьо, Со, do; выбор способа коррекции тракта и определение параметров КЦ (см. табл. 3.4); анализ УФР и выбор варьируемых величин с целью упрощения КЦ и уменьшения потерь в коэффициенте передачи; анализ реализуемости УЭА [см. выражения (5.7), (5.8) и табл. 3.6, 3.7]; оценку полученного решения.

Ниже приведен ряд соображений, которые необходимо учитывать при выборе коэффициентов am, bm, Cm, dm и начальных параметров ао, Ьо, Cq, do для выполнения условий физической реализуемости трехэлементного резистивного УЭА и улучшения некоторых его показателей: *

* Условия 1-6 справедливы также для многоэлементных УЭА.

1) начальные параметры ао, Ьо, Со, do должны удовлетворять неравенствам

ао>1; ЬоО; СоО; dol, причем желательно выбрать их по возможности ближе к условиям (5.1);

2) параметры ао, Ьо, Со, do связаны условием взаимности пассивного четырехполюсника [19]:

ciodo-boCo = 1;

3) если bm = 0 (или Cm=0), то нельзя выбрать Ьо=0 (соответственно Со=0);

4) выполнение неравенства Д = А2-4Лт0 [значения До и Дт см. в формулах (5.7) и (5.8)] является необходимым условием вещественности функции X{S), а следовательно, и элементов УЭА;

5) нельзя выбирать варьируемые коэффициенты и параметрытак, чтобы одновременно До=0 и Дт=0;

6) выполнение неравенства (am-dm) + 4bmCm0 является необходимым (но не достаточным) условием возможности выбора начальных параметров УЭА в соответствии с выражением (5.1);

7) если ДттО и ДО, то необходимым и достаточным условием физической реализуемости трехэлементного резистивного УЭА во всем диапазоне регулирования является выполнение следующих неравенств для параметров and:

S (p± )>1; Р± у>0.

Р = По

nV. ИЛИ do;

ПтД,

= а или d .

(5.13)

Если Д = 0 (при Дт=50 и ДоО), то для параметров and необходимо выполнение неравенства р>0 [значение р см. в выражениях (5.13)].

Если Дт=0 (при amdm=0 и bmCm=0), то ДЛЯ параметров and должны выполняться неравенства:



rain = - > 1; о - е > О,

где е =

При выборе коэффициентов am, b , Ст, dm необходимо учитывать также, что хотя бы один из них должен иметь противоположный знак по сравнению с другими (в противном случае не будут выполняться УФР для КЦ), а область К5:5нач, в которой один из элементов УЭА отрицателен, будет сужаться при dm->am и lbmCm/amdm-max. При определенных условиях (если, например, коэффициенты а, bm, Cm, dm выбрать в соответствии с поз. 5-9, 12 в табл. 3.2 и в некоторых других случаях) возможно построение КЦ на основе элементов /?С-вида. В остальном же проектирование трехэлементного УЭА и КЦ не имеет принципиальных отличий от предыдущих случаев.

Если по условию задачи допустима коррекция формы частотных характеристик в другом сечении тракта, то коррекция тракта может быть упрощена - достаточно одного корректирующего двухполюсника. Упрощается также сам процесс проектирования - нет необходимости решать в общем случае нелинейную систему уравнений, так как нижние уравнения в табл. 3.4 следует исключить из рассмотрения. Расчет изменения формы частотных характеристик осуществляется с использованием коэффициента Мд [см. формулу (5.11)], причем функция Мв{р) является исходной для проектирования четырехполюсника, корректирующего частотные характеристики в другом сечении тракта. Если Мн лежит в допустимых пределах, то эта дополнительная коррекция оказывается излишней.

Для трактов с целенаправленно варьируемой структурой процедура синтеза значительно упрощается при использовании материалов, содержащихся в табл. 3.8- 3.11,- для одноэлементных УЭА, в § 3.2 и табл. 3.2, 3.4- 3.7,- для более сложных.

В любом из рассмотренных выше случаев на заключительном этапе проектирования производится оценка влияния дестабилизирующих факторов на стабильность формы частотных характеристик. Для этого с использованием функций чувствительности Si{M, Wi) (см.

п. 3.1.2) по заданным в диапазоне регулирования деформациям частотных характеристик определяются допуски на элементы тракта и УЭА либо по известным законам распределения элементов рассчитываются статистические характеристики тракта: математическое ожидание отклонений АЧХ (3.17) и ФЧХ (3.18), дисперсия этих отклонений и др.

IV. Выбор принципа управления УЭ выполняется в такой последовательности:

1) вид управления (по току, напряжению) определяется выбранным типом УЭ;

2) выбирается принцип управления: одноконтурный или многоконтурный.

При одноконтурном управлении все УЭ управляются одним током или напряжением, при многоконтурном - различными токами или напряжениями. В первом случае исходное смещение и пределы изменения управляющего воздействия определяются рабочим участком характеристики УЭ. Второй способ применяется при дополнительных требованиях. В этом случае исходное смещение и пределы изменения воздействия определяются в соответствии с методикой, изложенной в § 2.1.

V. Определение целесообразности дискретного управления УЭА осуществляется в случае, когда возникают затруднения в реализации требуемых законов Wi{S) аналоговым способом с необходимой точностью. Для выяснения этой целесообразности следует произвести расчет в соответствии с п. III применительно к существующей компонентной базе и определить допустимость применения УЭ с приближенными законами управления Wi{S) аналоговым способом.

Рассмотрение вопросов синтеза устройств, обеспечивающих дискретное управление УЭА, выходит за пределы книги.

5.2.2. Электрический расчет

1. Расчет цепей коррекции с найденными в п. 5.2.1 параметрами, удовлетворяющими условиям физической реализуемости, осуществляется известными методами теории линейных электрических цепей.

2. Расчет коэффициентов передачи К и динамического диапазона коэффициента передачи D осуществляется



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32