МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

Конспект лекций

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СОДЕРЖАНИЕ

ВХОДНЫЕ СИГНАЛЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

При проектировании и моделировании РЭУ в качестве входных величин используются различные виды детерминированных и случайных сигналов.

К детерминированным относятся следующие сигналы [5]:

• немодулированные гармонические и модулированные по заданному закону колебания;

• ступенчатый (постоянный) сигнал;

• линейно возрастающий (убывающий) сигнал;

• дискретный импульсный сигнал;

• сигналы, задаваемые двузначными (двоичными) и многозначными алфавитами.

К случайным сигналам относятся гармонические сигналы с изменяющимися по случайному закону параметрами (амплитудой, фазой), сигналы в виде последовательностей случайных чисел, дискретные сигналы случайной амплитуды, сигналы в виде «белого шума» и др.

Основной принцип моделирования детерминированных (в первую очередь, колебательных) сигналов базируется на утверждении о том, что любую функцию времени можно рассматривать как решение некоторого дифференциального уравнения. Поэтому сущность моделирования любого сигнала, описываемого некоторой функцией времени, заключается в синтезе по этой функции дифференциального уравнения, решение которого на ЭВМ при заданных начальных условиях и дает искомый сигнал.

К настоящему времени накоплен большой опыт в создании типовых блоков и программ, выполняющих функции генераторов гармонических колебаний с постоянными и управляемыми параметрами, амплитудных фазовых и частотных модуляторов и демодуляторов, интеграторов, сумматоров, корреляторов, линий задержки, ограничителей амплитуды, генераторов колебаний специальной формы и др. Комбинации перечисленных блоков позволяют получать модели различных видов сигналов.

Случайные сигналы при анализе и синтезе РЭУ используются для формирования начальных условий, для воспроизведения значений случайных параметров, от которых зависит моделируемая функция, а также для формирования случайных функций времени. Во всех перечисленных случаях исходным является получаемый от специального шумового генератора стандартный случайный процесс с заданными статистическими характеристиками. Обычно в качестве стандартного применяется генератор белого шума с равномерным или нормальным законом распределения с нулевым средним значением и единичной дисперсией.

Случайные сигналы с другими распределениями и требуемыми статистическими характеристиками формируются на основе нелинейных безынерционных преобразований или линейной фильтрации исходного сигнала в виде белого шума. В [12] приводятся модели случайных сигналов для их использования в инженерных и научных целях.

При проектировании РЭУ в области радиосвязи важное значение имеет исследование характеристик устройств в условиях воздействия преднамеренных помех, создаваемых средствами радиоэлектронной борьбы. Некоторые модели преднамеренных помех и способы их разработки приводятся в [3].

Применяемые при имитационном моделировании и статистической оптимизации РЭУ сигналы в виде последовательностей случайных чисел с любым заданным законом распределения моделируются с помощью программных генераторов (датчиков) случайных чисел.

В основе таких программных генераторов различных распределений случайных чисел лежит генератор равномерного распределения на интервале от нуля до единицы, входящий в состав стандартного программного обеспечения ЭВМ.

В современных системах автоматизированного проектирования РЭУ и системах автоматизации математических расчетов могут применяться аппаратурные и программные блоки, формирующие модели детерминированных и случайных сигналов в виде:

• постоянной (скалярной, векторной или матричной) величины;

• непрерывного сигнала произвольной формы;

• единичного дискретного сигнала с заданными параметрами;

• линейно возрастающего (убывающего) сигнала;

• гармонического колебания постоянной частоты;

• гармонического колебания переменной частоты;

• дискретного импульсного сигнала;

• непрерывного временного сигнала;

• дискретного временного сигнала;

• дискретного сигнала случайной амплитуды, распределенной по нормальному закону;

• «белого шума» с ограниченной полосой пропускания и др.