Формальное описание радиоустройств на уровне функциональных звеньев.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

ИРКУТСКИЙ ФИЛИАЛ

 

 

       КАФЕДРА ____АРЭО_________________________________________________

 

ЛЕКЦИЯ №__ 10 _______

по дисциплине

_______Моделирование систем и процессов____

____________________________________________

                                                  

 

для студентов специальности_16 2107_

 

ТЕМА №6. Особенности моделирования простых и сложных радиоустройств.

____________________________

_______________________________

Иркутск, 2014 г.

 

 

Иркутский филиал МГТУ ГА

кафедра_______АРЭО_______________________________________________

(наименование кафедры)

 

          УТВЕРЖДАЮ                 

Заведующий кафедрой         

Доцент                  О.В. Патрикеев

____________________________

(уч. степень, уч. звание, подпись, фамилия)

                                                            26.06.2014

 

Лекция № 10_

 

По дисциплине__Моделирование систем и процессов

(полное наименование дисциплины в соответствии с учебным планом)

 

 Тема лекции Особенности моделирования простых и сложных радиоустройств

 (полное наименование темы лекции)

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

6.4. Переход от формального описания к математической модели.

 (наименование первого вопроса лекции)

6.5. Формальное описание радиоустройства ФАПЧ и формальная схема моделирования.

 (наименование третьего вопроса лекции)

 

Литература: [2] с.101-130.

 

 

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТСО

1._______________________________________________

(наименование)

2._______________________________________________

(наименование)

 

Обсуждено на заседании кафедры

«26» ____июня___ 2014 г., протокол № 20

 

Лекция № 10. Тема 6. Особенности моделирования простых и сложных радиоустройств.

Переход от формального описания к математическим моделям.

       Рассмотренное выше формальное описание радиосистем на различных иерархических уровнях является универсальным в том смысле, что оно описывает множество радиосистем данного класса. Переход от формального описания системы к её математической модели связан с введением ряда допущений и ограничений относительно функционирования элементов системы, описываемых соответствующими им математическими моделями. Поэтому процесс формирования математических моделей радиосистем не может быть формализован, его успех во многом зависит от опыта исследователя. Однако основные принципы можно сформулировать в следующем виде:

1) Специализация математической модели;

Принцип специализации модели состоит в том, что строится не одна сложная, а несколько простых математических моделей, каждая из которых позволяет оценить эффективность проектируемой системы по заданному показателю качества (надёжность, помехоустойчивость и т.д.).

2) Декомпозиция системы:

Расчленение процесса функционирования радиосистемы на отдельные этапы и построение для каждого этапа собственных математических моделей; блочное представление – фиксация главных и рассечение второстепенных (несущественных) функциональных связей в моделируемом объекте.

3) Ограничение диапазона изменения параметров и входных фазовых переменных;

Принцип заключается в том, что при формировании математической модели оператора вводятся ограничения и допущения, в рамках которых становится возможным «замораживание» некоторых переменных параметров и линеаризация сложного математического описания нелинейной системы.

4) Эквивалентирование – замена сложного математического описания отдельных крупных и сложных узлов и звеньев радиосистемы динамическими и статистическими эквивалентами – упрощёнными математическими моделями;

5) При проектировании радиосистем формирование математических моделей, воспроизводящих преобразование информационного параметра λ=λ(t);

6) При исследовании радиосистем с полностью известной структурой использование для построения математических моделей системы моделей её схемных или функциональных элементов.

 

Формальное описание радиоустройств на уровне функциональных звеньев.

Любое радиоустройство можно представить состоящим из функциональных звеньев. Будем полагать, что функциональное звено выполняет простейшее преобразование сигнала s=s(t,λ) или сообщения z=z(t,λ), т.е. реализует некую заданную функцию.

Для построения формального описания широкого класса радиоустройств введём следующий базис (алфавит) различных операторов:

Y₁={Ф_i, O_j}, i=1,2,…,n; j=1,2,…,N,

Где Ф_i – операторы, описывающие различные функциональные звенья радиоустройств, осуществляющие преобразование сигналов и сообщений; О_j – остальные операторы множества, используемые при формальном описании радиоустройств.

Для формального описания радиоустройств на уровне функциональных звеньев базис операторов можно получить на основе неформального описания радиоустройства, представленного функциональной схемой, который содержит следующие основные операторы (табл. 1):

 

 

 

Ф₁=g – оператор, описывающий формирование из несущей s=s(t) информационных процессов λ=λ(t), помех n=n(t)=ξ(t);

Ф₂=m – оператор, описывающий формирование сигнала s=s(t,λ) путём модуляции параметра несущей s=s(t) информационным процессом λ=λ(t) или помехой n=n(t);

Ф₃=f – оператор, описывающий функционирование усилителей с учётом фильтрующих свойств, ограниченности динамического диапазона воспроизводимых сигналов, системы АРУ и т.п.

Ф₄=s – оператор, описывающий преобразование частоты сигнала;

Ф₅=о – оператор, описывающий амплитудные ограничители;

Ф₆=d – оператор, описывающий всевозможные демодуляторы сигнала s=s(t,λ);

Ф₇=F – оператор, описывающий процесс низкочастотной фильтрации и усиления;

Ф₈=Σ – оператор алгебраического суммирования сигналов;

Ф₉=u – оператор, описывающий интегрирование сигналов s=s(t,λ) на интервале 0≤t≤T_н;

Ф₁₀=n – оператор, описывающий перемножение двух сигналов s_п(t)=s₁(t) s₂(t);

Ф₁₁=з – оператор, описывающий задержку сигнала s=s(t) на время τ;

Ф₁₂=φ – оператор, описывающий работу фазовращателя.

Базис операторов

Y₁={g,m,f,s,o,d,F,Σ,u,n,з,φ,O_j}, j=n+1,…N,

Позволяет составлять формальное описание различных радиоустройств на уровне функциональных звеньев.