Пазонний спосіб високоефективної модуляції для приймально-передавальних систем зв’язку та пристрій для його здійснення

1 Пазонний спосіб високоефективної модуляції для приймально-передавальних систем зв'язку, що включає обробку вхідних сигналів фільтром, що визначає форму імпульсу, який відрізняється тим, що здійснюють інтегральну модуляцію динамічних параметрів керованих енергоємних елементів пазонних систем, вибирають відповідну зону нестійкості, вибирають форму вхідного сигналу, подають на керуючі обмотки пазонних систем посилений і обмежений інформаційний сигнали, установлюють джерелом постійного струму режими роботи пазонних систем, формують з інформаційного сигналу імпульси, якими синхронізують пристрій генерування сигналів керування і формують короткі прямокутні імпульси для керування пристроєм генерування сигналів порушення пазонних систем, параметрично збуджують коливання в коливальних системах у ВІДПОВІДНІЙ зоні динамічної нестійкості 2 Пристрій високоефективної модуляції для приймально-передавальних систем зв'язку, що містить передавач, приймач, антенний перемикач, підсилювач потужності, смуговий фільтр, малошумлячий підсилювач, який відрізняється тим, що введені перша і друга пазонні системи, генератор накачування, генератор прямокутних імпульсів, генератор псевдовипадкової ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів, генератор синусоїдального сигналу, виходи генераторів підключені до входів перемикача на три положення, вихід якого з'єднаний із входами підсилювача-обмежника і формувача імпульсів, перша пазонна система складається з двох магнітних сердечників із двома обмотками керування, обмотками зсуву, обмотками накачування і резонансних обмоток, причому обмотки накачування і зсуву з'єднані послідовно і узгоджено, а обидві обмотки керування і резонансні обмотки з'єднані послідовно і зустрічно, паралельно резонансній обмотці підключений послідовний ланцюжок з конденсатора і резистора, друга пазонна система складається з двох з'єднаних анодами варикапів, катоди яких підключені до котушки індуктивності з відводом від середньої точки, що через конденсатор з'єднана з загальним проводом, вторинна обмотка котушки індуктивності є виходом другої пазонної системи і через смуговий фільтр підключена до входу підсилювача потужності, вихід якого підключений до другого контакту антенного перемикача, чотири входи перемикача режимів підключені ВІДПОВІДНО до виходів першого джерела струму зсуву, підсилювача-обмежника, першого виходу формувача імпульсів і генератора накачування, перший вихід перемикача режимів підключений до обмотки зсуву першої пазонної системи, другий вихід перемикача режимів підключений до відводу від середньої точки котушки індуктивності другої пазонної системи, третій вихід перемикача режимів підключений до першої обмотки керування першої пазонної системи, четвертий вихід перемикача режимів підключений через резистор зв'язку до катода варикапа, п'ятий вихід перемикача режимів підключений до другої обмотки керування першої пазонної системи, шостий вихід перемикача режимів підключений до обмотки накачування першої пазонної системи, сьомий вихід перемикача режимів підключений через ключ до точки з'єднання варикапів, керуючий вхід ключа з'єднаний з виходом формувача коротких прямокутних імпульсів, вхід якого з'єднаний із входом генератора накачування і другим виходом формувача імпульсів, другий вхід якого підключений до тактових виходів генераторів вхідних сигналів, резонансна обмотка через смуговий фільтр підключена до входу вихідного блока, вихід якого з'єднаний з першим контактом антенного перемикача, вихід генератора накачування підключений до входу приймача, третя пазонна система складається з двох магнітних сердечників з обмотками накачування, включеними послідовно і узгоджено і підключеними до третього виходу перемикача виду сигналу, обмоток зсуву, включених послідовно і узгоджено і підключених до першого виходу перемикача виду сигналу, резонансних обмоток, включених послідовно і зустрічно, паралельно яким 1 (О ^00 ю 58467 підключений послідовний ланцюжок з конденсатора і резистора, третій контакт антенного перемикача через малошумлячий підсилювач підключений до третього входу перемикача виду сигналу, до третього входу перемикача виду сигналу підключений вхід детектора, резонансна обмотка третьої пазонної системи з'єднана з п'ятим виходом перемикача виду сигналу, четверта пазонна система складається з двох з'єднаних анодами варикапів, катоди яких підключені до котушки індуктивності з відводом від середньої точки, що через конденсатор з'єднана з загальним проводом, вто ринна обмотка котушки індуктивності є входом другої пазонної системи, що підключений до шостого виходу перемикача виду сигналу, середня точка котушки індуктивності з'єднана з другим виходом перемикача виду сигналу, загальна точка варикапів підключена до четвертого виходу перемикача виду сигналу, вихід другого джерела струму зсуву підключений до першого входу перемикача виду сигналу, вихід детектора через фільтр низької частоти підключений до входу перетворювача в прямокутний сигнал, вихід якого підключений до шини виходу приймача Винахід відноситься до радіофізики, системам аналогового і цифрового зв'язку, призначений для ефективної модуляції сигналів, формування, передачі і прийому радіоімпульсів до ВІДПОВІДНОСТІ З ВХІДНИМИ сигналами, може бути використаний в приймально-передавальній апаратурі аналогового і цифрового зв'язку, обчислювальній техніці і як наочний посібник у навчальному процесі Відомий спосіб перетворення сигналів (Мандельштам Л И , Папалексі Н Д Повне зібрання праць М АН СРСР, 1947, т 2, с 89, мал 1) шляхом параметричного порушення коливань у коливальній системі з перемінними енергоємними параметрами, глибину модуляції яких змінюють вибором інтенсивності енергії накачування Повний розгляд явища виникнення коливань при параметричному порушенні приводить до ЛІНІЙНИХ диференціальних рівнянь з періодичними коефіцієнтами Наприклад, у випадку зміни ємності с системи за законом зводиться в розглянутому випадку до ЛІНІЙНОГО диференціального рівняння Матьє, при цьому рішення для заряду має вид — = — (1 + mcosvt), m С Де С о - статична ємність контуру, m = С _ max min_ _ г л и бина модуляції ємності, m Стах + Стіп Стах і Стіп - максимальна і мінімальна амплітуди зміни ємності, v - генератора порушення (накачування) Нехай маємо наступне вираження для заряду q = [ i d t , тоді одержимо рівняння L^-4 + R ^ + — (i + mcosvt)q = 0 (2) Я dt 2 dt C l де L і R - індуктивність і активні втрати резонансного контуру За допомогою перетворення q = e привести рівняння (2) до виду х +A,(1+micos2x)x=0, 2L можна 2 - d x vt 2 1 ~~ R х= ,х = —,(0n = ,25 = —, dx 2 2 ° Cn L со2 = со2 -52,т-\ = mco 25 У такий спосіб математична задача (модель) Q=Cie(hV1MT)+C2e(h+vlM-T) З цього рівняння видно, що порушення коливань, при яких амплітуда q буде постійно зростати, коли речовинна частина h (характеристичний показник) буде абсолютно більше V Характеристичний показник h визначає СТІЙКІСТЬ (чи нестійкість) рішення рівняння Матьє, залежить винятково від параметрів m І Я І якісно зображується у виді стійких і хитливих (заштриховані на фіг 1) зон, розташованих біля значень п = — - = 1,2,3 ,п - номер зони нестійкості ГраV ниці для першої зони нестійкості (п=1) визначаються кривими -A\IZ > 2со -4V для другої зони нестійкості (п=2) 2иі Для перевірки можливості порушення електричних коливань у коливальній системі з періодичною зміною одного з реактивних параметрів необхідно виконати умову m>2s/7i Відомий спосіб математичного моделювання змушених коливань у контурі з ємністю, яка періодично змінюється (Еткин В С , Герцензон Е М Параметричні системи НВЧ на напівпровідникових діодах - М Сов Радіо, 1964, с 352, с 10, с 13, мал 1 5, с 25, с 29) Рівняння (модель), яке описує фізичні процеси в контурі на НВЧ діодах, можна записати в такий спосіб . d 2 q _, dq q г. /_ А v\ L—^- + R—- + —— 1 + msm(2(ot+ ш) = s m smart, 2 dt dt Co ДЄ SmSinmt - ЗОВНІШНІЙ ВПЛИВ Рішення шукається у виді q=Qnsin((ot+e) Вважається, що система знаходиться поблизу резонансу, увівши позначення 1 R 2а = —,(о п = L L ° LC 0 приведемо рівняння до виду 58467 2 d q _ о dq шення msin(2oot + ці)\= Е sin cot т., = — ^ - + 2 a — - + a>g dt dt Після ВІДПОВІДНИХ перетворень одержимо потужність, що виділяється на навантаженні контуру RH 2 s mR H 2 2 R (1-P ) I+COSIJ/J (3) m _ , _ coL 2R (4) B = —Q — со нання умови 'Таким чином, Мандельштамом, Папалексі та іншими вченими було показано, що в електронній резонансній системі, де періодично змінюється реактивність, можливі хитливі (експотенціально наростаючі) коливання Однак ці явища не були дотепер використані на практиці для одержання високо ефективних і багатофункціональних систем, тобто прагнули навпаки одержати СТІЙКІ стаціонарні процеси у відродженому режимі Недоліками відомих технічних рішень є обмежені функціональні і структурні можливості, для практичних цілей використовуються тільки питання порушення стійких коливань у параметричному контурі, описуються тільки електронні системи, значний розрив між частотою накачування і робочою частотою (значно знижується швидкодія), а також обмежені функціональні можливості, обумовлені ЛІНІЙНИМ режимом порушення коливань (одноманітність процесів) Відомий спосіб перетворення сигналів (А с СРСР №1216822, опубл 07 03 86р Бюл №9), що включає параметричне порушення коливань у коливальній системі з перемінними енергоємними параметрами, глибину модуляції яких задають ВІДПОВІДНО до величини енергії накачування, збільшення енергії накачування і здійснення інтегральної модуляції енергоємного параметра одного з елементів системи, зміну коефіцієнта інтегральної модуляції реактивності системи від нуля до одиниці, збільшення середньої власної частоти системи, інтервал часу між екстремумами швидкості зміни параметра за період, при цьому квантування і вкладення енергії накачування в кожен напівперіод визначеної зони нестійкості порушуваних коливань параметричних зонних коливань роблять у моменти досягнення негативного екстремального значення швидкості зміни параметра елемента за період за умови кратності значень частоти модуляції енергоємного параметра і середньої власної частоти системи, ВІДПОВІДНОСТІ частоти порушення параметричних зонних коливань і середньої власної частоти і збігів фаз порушуваних параметричних зонних коливань і модуляції енергоємного параметра, а інтегральну модуляцію енергоємного параметра здійснюють ВІДПОВІДНО ДО СПІВВІДНО L, де m u - коефіцієнт інтегральної модуляції параметра, т l_u = Т • L c p = f Lg(to- t)d(co • t) - інтегральний енеро гоємний параметр, Lnmax И Lnmin - МЭКСИМЭЛЬНе І МІНІМаЛЬНЄ ЗНЭ чення параметра за період, Т - період зміни параметра елемента, Lcp - середнє значення параметра за період, с - частота накачування, l_g(co t) о функція, що описує динамічний енергоємний параметр, t - час Недоліками такого технічного рішення є неможливість реалізації і перебудови режимів системи для прийому і передачі сигналів, обмежені функціональні можливості Найбільш близьким до заявленого технічного рішення, є спосіб високоефективної модуляції для систем зв'язку (Феєр К Безпроводовий цифровий зв'язок Методи модуляції і розширення спектра Пер с англ / Під ред В И Журавльова - М Радіо і зв'язок, 2000р с 192-193), що включає перетворення вхідної подвійної ПОСЛІДОВНОСТІ даних {ар} спочатку в дві незалежні ПОСЛІДОВНОСТІ СИМВОЛІВ {ар} і {Ьг} каналів I/Q, що потім обробляються фільтром, що визначає форму імпульсу і має імпульсну характеристику o 5[i + cos(7rt/Ts Ts [о за межами цього інтервалу, де Ts - тривалість символу На виході квадратурного модулятора і твердого обмежника одержуємо наступний сигнал _ ... X(t)COS27lf0t y(t)Sin27lf0t x 2 (t) y 2 (t) x 2 (t) y 2 (t) x(t)=anp(t-nTs)+anip[t-(n-1)Ts], y(t)=bnp[t-(n-0 5)T s ]+b n ip[t-(n+O 5)T s ]+b n 2p[t(n+1 5)TS] є сигналами каналів, що модулюють, I/Q ВІДПОВІДНО Недоліками такого технічного рішення є обмежені функціональні можливості, реалізація тільки цифровою схемою, вузька область застосування і діапазон прийому-передачі Відомо, ЩО розвиток і впровадження нових і удосконалювання існуючих методів і засобів модуляції сигналів, у тому числі і з використанням параметричних зонних систем, залежить від нових способів конструювання і виробництва аналогових і цифрових пристроїв, наприклад мініатюризація й інтеграція, істотно знизили вартість, габарити, масу і споживану потужність приймальнопередавальних пристроїв зв'язку В основу винаходу поставлена задача розширити функціональні можливості, область застосування способу і діапазон фільтрації, підвищити якість обмеження спектра (шуми), використовуючи параметричні зонні системи як обмежники спектра, модуляторів і демодуляторів для підвищення ефективності фільтрації і якості зв'язку 8 58467 Такий технічний результат досягається тим, що в пазоннии спосіб високоефективної модуляції для приймально-передавальних систем зв'язку, що включає обробку вхідних сигналів фільтром, що визначає форму імпульсу, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, здійснюють інтегральну модуляцію динамічних параметрів керованих енергоємних елементів пазонних систем, вибирають відповідну зону нестійкості, вибирають форму вхідного сигналу, подають на керуючі обмотки пазонних систем посилений і обмежений інформаційний сигнал, установлюють джерелом постійного струму режими роботи пазонних систем, формують з інформаційного сигналу імпульси, якими синхронізують пристрій генерування сигналів керування і формують короткі прямокутні імпульси для керування пристроєм генерування сигналів порушення пазонних систем, параметричне збуджують коливання в коливальних системах у ВІДПОВІДНІЙ ЗОНІ ди намічної нестійкості Відомий пристрій перетворення сигналів (А с СРСР №1216822, опубл 07 03 86р Бюл №9), що містить N параметричних зонних систем, що складаються з двох магнітних сердечників з обмотками накачування, з'єднаними послідовно і згідно і підключеними до генератора накачування, фільтри в ланцюзі накачування з резонансними обмотками, до яких підключений конденсатор і резистор, з обмотками керування і зворотного зв'язку, резонансні обмотки, керування і зворотного зв'язку з'єднані послідовно і зустрічно, до обмоток накачування підключені фазообертачі, до резонансних обмоток і зворотного зв'язку підключені блоки зворотного зв'язку Недоліками даного пристрою є обмежені функціональні можливості, вузький частотний діапазон і обмежена область застосування, а також немає можливості синхронізувати роботу всіх пазонних систем Найбільш близьким технічним рішенням по призначенню і сукупності істотних ознак до що заявляється є пристрій високоефективної модуляції для систем зв'язку (Феєр К Безпроводовий цифровий зв'язок Методи модуляції і розширення спектра Пер с англ / Під ред В И Журавльова М Радіо і зв'язок, 2000р с 195, мал 4 3 29, с 196, мал 4 З ЗО), що містить передавальну частину цифрового сигнального процесора, на вхід якого надходять ВХІДНІ данні, а двухканальний вихід з'єднаний зі схемою перебудови робочої частоти, що містить два перемножники, фазообертач на 90°, суматор, входи якого з'єднані з виходами перемножників, вихід суматора підключений до входу нелінійного підсилювача потужності, вихід якого через смуговий фільтр підключений до антенного перемикача, інший вхід антенного перемикача з'єднаний через смуговий фільтр із входом малошумлячего підсилювача, синтезатор частот з'єднаний через ВІДПОВІДНІ дільники з входом фазообертача на 90° передавача і з входом перемножувача приймача, вихід якого через фільтр на поверхнево-акустичних хвилях з'єднаний зі схемою нелінійного автоматичного регулювання підсилювання і далі через перемножники частоти і підсилювачі на вхід процесора низькочастотного сигналу, на виході якого одержуємо дан ні На фіг 2а і 26 представлені варіанти ВІДПОВІДНО передавальній і приймальні частин пристрою персонального безпроводового цифрового зв'язку (ВІДПОВІДНО опису цит літ Феєр К Беспроводовий цифровий зв'язок ) Пристрій фільтрації Феєра реалізовано з використанням постійного запам'ятовуючого пристрою і цифроаналогового перетворювача (ПЗП-ЦАП фільтр) При такій реалізації фільтра можлива амплітуда чи можливі фазові переходи і значення переданих даних зберігаються в ПЗП і зчитуються ВІДПОВІДНО ДО адрес, сформованих даними, які передаються Адреси формуються за допомогою пристрою порівняння комбінацій вхідних даних Наприклад, два біти дозволяють вважати з пам'яті чотири різних сигнали, за допомогою трьох бітів синтезуються ВІСІМ імпульсних сигналів визначеної форми і т д Недоліком такого пристрою є можливість тільки цифрової реалізації, обмежені функціональні можливості, відсутність гнучкості системи, оскільки для зміни рівня обмеження необхідно змінювати структуру пристрою, неможливість одержання інформаційних радіоімпульсів Розвиток і впровадження пазонних ефектів при ефективній модуляції інформаційних сигналів, зв'язаних з розробкою, проектуванням пристроїв і приладів на їхній основі, гальмується в силу того, що відсутні нові способи і пристрої, що враховують всі особливості параметричного зонного ефекту В основу винаходу поставлена задача розширити функціональні можливості методів і засобів модуляції інформаційних сигналів, розширити область застосування пристрою, діапазон і підвищити ефективність модуляції, використовуючи параметричні зонні системи як перетворювачі сигналів Такий ефект досягається тим, що в пристрій високоефективної модуляції для приймальнопередавальних систем зв'язку, що містить передавач, приймач, антенний перемикач, підсилювач потужності, смуговий фільтр, малошумлячий підсилювач, ВІДПОВІДНО до винаходу, уводять першу і другу пазонні системи, генератор накачування, генератор прямокутних імпульсів, генератор псевдовипадкової ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів, генератор синусоїдального сигналу, виходи генераторів підключені до входів перемикача на три положення, вихід якого з'єднаний із входами підсилювачаобмежника і формувача імпульсів, перша пазонна система складається з двох магнітних сердечників із двома обмотками керування, обмотками зсуву, обмотками накачування і резонансних обмоток, причому обмотки накачування і зсуву з'єднані послідовно і згідно, а обидві обмотки керування і резонансні обмотки з'єднані послідовно і зустрічно, паралельно резонансній обмотці підключений послідовний ланцюжок з конденсатора і резистора, друга пазонна система складається з двох з'єднаних анодами варикапів, катоди яких підключені до котушки індуктивності з відводом від середньої точки, що через конденсатор з'єднана з загальним проводом, вторинна обмотка котушки індуктивності є виходом другої пазонної системи і через смуговий фільтр підключена до входу підсилювача потужності, вихід якого підключений до другого контакту антенного перемикача, чотири входи пе 58467 10 ремикача режимів підключені ВІДПОВІДНО ДО ВИХОмеханізм параметричного порушення коливань у ДІВ першого джерела струму зсуву, підсилювача1-ої, 2-ої, 9-ої і 11-оі зоні нестійкості ВІДПОВІДНО, обмежника, першому виходу формувача імпульсів фіг 9 - теоретичні а), б) і експериментальні в), г) і генератора накачування, перший вихід перемирезультати дослідження перехідних процесів у кача режимів підключений до обмотки зсуву перпазонній системі в першій і другій зонах нестійкосшої пазонної системи, другий вихід перемикача ті, фіг 10 - осцилограми процесів, що відбуваються режимів підключений до відводу від середньої у пазонній системі, порушуваної короткими імпуточки котушки індуктивності другої пазонної сисльсами накачування, тривалість яких менше а) і теми, третій вихід перемикача режимів підключебільше б) часу встановлення параметричних колиний до першої обмотки керування першої пазонної вань, фіг 11 - осцилограми процесів, що відбувасистеми, четвертий вихід перемикача режимів підються в цифровому пазонному модуляторі, фіг 12 ключений через резистор зв'язку до катода варифункціональна електрична схема пристрою пазонкапа, п'ятий вихід перемикача режимів підключеного високоефективного передавача для систем ний до другої обмотки керування першої пазонної зв'язку, фіг 13 - функціональна електрична схема системи, шостий вихід перемикача режимів підпристрою пазонного високоефективного приймача ключений до обмотки накачування першої пазондля систем зв'язку ної системи, сьомий вихід перемикача режимів Сутність пазонного способу високоефективної підключений через ключ до точки з'єднання варимодуляції для систем зв'язку полягає в наступнокапів, керуючий вхід ключа з'єднаний з виходом му Відомо, ЩО коефіцієнт глибини модуляції m формувача коротких прямокутних імпульсів, вхід входить у закон зміни реактивності (1) і визначає мого з'єднаний із входом генератора накачування і характер коливань у параметричному контурі, тодругим виходом формувача імпульсів, другий вхід му що входить у рівняння Матьє (2), визначає інякого підключений до тактових виходів генераторів тенсивність зовнішнього впливу, застосовність вхідних сигналів, резонансна обмотка через смутого чи іншого методу аналізу, а також може викоговий фільтр підключена до входу вихідного блоку, ристовуватися як малий параметр Крім того, коевихід якого з'єднаний з першим контактом антенфіцієнт глибини модуляції m відіграє велику роль ного перемикача, вихід генератора накачування при описі енергетичних процесів, визначаючи як підключений до входу приймача, третя пазонна кількісну, так і якісну суть параметричного порусистема складається з двох магнітних сердечників, шення коливань з обмотками накачування включеними послідовно і На фіг За Зд приведений принцип параметзгідно і підключеними до третього виходу перемиричного порушення коливань шляхом модуляції кача виду сигналу, обмоток зсуву включених поіндуктивного параметра елемента з несиметричслідовно і згідно і підключених до першого виходу ною характеристикою Ці) (фіг За), при постійному перемикача виду сигналу, резонансних обмоток зсуві іс і накачуванню синусоїдальними струмами включених послідовно і зустрічне, паралельно Н>І2 (криві 1 і 2, фіг 36) Тому що амплітуда струму яким підключений послідовний ланцюжок з коннакачування н мала, то позитивні і негативні збіденсатора і резистора, третій контакт антенного льшення індуктивного параметра 2ДІ_і=І_тах-І-тіпі перемикача через малошумлячий підсилювач під(крива 1, фігЗв) можна вважати однаковими і коеключений до третього входу перемикача виду сигфіцієнт глибини модуляції т ' визначається вираналу, до третього входу перемикача виду сигналу женням підключений вхід детектора, резонансна обмотка L третьої пазонної системи з'єднана з п'ятим вихо• AL1 , max1 +Lmin1 ,Lr = L CP дом перемикача виду сигналу, четверта пазонна m= система складається з двох з'єднаних анодами При збільшенні амплітуди струму накачування варикапів, катоди яких підключені до котушки індудо величини І2 починає позначатися нелінійна зактивності з відводом від середньої точки, що через лежність Ці), ПОЗИТИВНІ І негативні збільшення вже конденсатор з'єднана з загальним проводом, вторинна обмотка котушки індуктивності є входом не будуть рівні один одному, при цьому LC^LCP другої пазонної системи, що підключений до шос(крива 2, фігЗв), а коефіцієнт глибини модуляції того виходу перемикача виду сигналу, середня знаходять по формулі точка котушки індуктивності з'єднана з другим ви*-max *-min ходом перемикача виду сигналу, загальна точка m= '-max + '-min варикапів підключена до четвертого виходу переВІДПОВІДНО ДО класичної теорії, коефіцієнти микача виду сигналу, вихід другого джерела струвідносної модуляції m визначають збільшення му зсуву підключений до першого входу перемикача виду сигналу, вихід детектора через фільтр струму ік у контурі (фіг Зг) і енергії ДЕ в системі за низької частоти підключений до входу перетворюодин період коливань, з урахуванням початкової вача в прямокутний сигнал, вихід якого підключеенергії Ео вираженням ДЕ=4тЕо, при цьому енерний до шини виходу приймача гія ДЕ, внесена в систему, повинна перевищувати втрати в системі, тобто виконання умови т>ті5/2, де 5 - декремент загасання системи Крім того, при Сутність запропонованого винаходу пояснюється кресленнями фіг 1 - зони СТІЙКОСТІ пазонної розрахунку збільшення енергії ДЕ в момент стрибсистеми, фіг 2 - функціональна електрична схема ка індуктивності ДІ_ необхідно ще виконання додапристрою високоефективного передавача а) і приткової умови І_с»ДІ- чи т « 1 Ця умова вимагає ймача б) для систем зв'язку, фіг 3 - принцип парамалих змін величини ДІ_, причому на ЛІНІЙНІЙ ДІЛЯметричного порушення коливань, фіг 4 - нелінійні НЦІ кривої Ці) характеристики пазонної системи, фіг 5 фіг 8 Основне рівняння в звичайних похідних одер 11 58467 жимо за умови, що система в частинних похідних не має просторових координат, у виді 2 df 2 dx df i f 2 dx ~2 Розглянемо випадок малих власних коливань системи |f(t)|«1, при цьому будемо зневажати 2 величинами вищого порядку малості f (x)=O (тобто sh f=f) і втратами 5і(х)=52(х)=0 і вибираємо інтенсивність накачування з умови |п(х)|>1,6 Тоді, використовуючи розкладання гіперболічних функцій у ряд Фурьє, рівняння (5) перетворимо в аналог нелінійного рівняння Хіллу 1 12 Lumm, розмах інтегрального параметра ALU визначається виразом ALu=TLumax-TLUmin Перетворимо цей вираз в такий спосіб Т ALu=T!L - \1 -L u JL = -jLg(x)dx (де Lu - середнє значення інтегрального параметра) Оцінку фізичних процесів у коливальній системі можна здійснити шляхом розподілу розмаху Lu на величину TL max і одержимо коефіцієнт інтегральної модуляції параметра m u т jLg(x)dx L di 2co [ к=1 r i r i 2 K ( h m cos2ki|f = (6) де lo(hm), І2До(пт) - модифіковані Функції Бесселя нульового і к-го порядку Якщо в рівнянні (6) виконуються умови |п(х)|І4(пт), то одержимо аналог НЄЛІнійного рівняння Матьє ш с 2со dx co(t) = сос (h m )-2l 2 (h m )cos2x]f sin cot) = U) K=1 Якщо порівняти рівняння Матьє (1) та його аналог (7), то можна установити наступні ВІДПОВІДНОСТІ МІЖ коефіцієнтами цих рівнянь m 2l 2 (h m ) Ыпт Порівняння експериментальних розрахункових кривих Lg(x) говорить про вірогідність запропонованого методу Було встановлене протиріччя між явищами, що відбуваються в нелінійнопараметричної системі при інтенсивності впливу і класичних співвідношеннях Цю проблему можна вирішити шляхом використання ВІДПОВІДНИХ динамічних характеристик і параметрів У даному випадку запропонована наступна методика, використовується безупинна зміна площі, обмеженої кривої Lg(x) і віссю часу при ЗМІНІ полю накачування Тоді площа, яка обмежена кривою динамічного параметра Lg(x) і віссю часу за період Т модуляції параметра, називаємо інтегральним параметром Lu і визначаємо т виразом Lu = |Lg(x)dx Модуляцію параметра, о що використовує цей параметр, назвемо інтегральною модуляцією параметра Максимальному значенню інтегрального параметра Lumax відповідає добуток Lc чи Lmax на період Т, тому запишемо Lumax-TLc=TLmax Т о м у ЩО При ЗбіЛЬШЄННІ ІНТЄНСИ вності накачування зменшується інтегральний параметр Lu, мінімальним значенням параметра будемо вважати величину мінімального значенні інтегрального параметра Lumm, рівного т о Тоді, З урахуванням уведених понять Ц u = 1mu = 1 - 0 TL,max U "-max Коефіцієнт m u враховує геометричні й електричні параметри елементів і системи, тому його можна застосовувати для розрахунків при будьяких інтенсивностях внутрішніх сил і полів накачування Введений у такий спосіб коефіцієнт m u несе також інформацію про ефективність перетворення пазонної системи Розглянемо нелінійну систему з урахуванням кривих нелінійної характеристики В(і) (фіг 4а), динамічного періоду Lg(i) (крутість) (фіг 46) і швидкість його зміни L'g(i)=—— (кривизна) (фіг 4в) при di двох режимах струму накачування sh B m smcot що відповідають кривим '1,2 = W магнітної індукції, приведеним на фігю4г, причому Вті>Вгп2 (ВІДПОВІДНО криві 1 і 2) Аналіз кривої L'g(i) показує, що за натвперюдом зміни магнітної індукції швидкість зміни динамічної індуктивності має два екстремуму (крапки а й а'), що будемо називати критичними крапками У цих крапках відбувається перехід елемента (системи) з одного енергетичного стану в інше, тобто це крапки рівноваги (стійкої чи хитливої, біфуркації, катастроф, фазового переходу) Величину струму накачування, при жому система переходить з одного стану в інше, що відповідає екстремальним значенням кривизни характеристи2 : ки (|d B/di max), назвемо критичною величиною струму накачування і позначимо іе, а фазовий кут струму накачування знайдемо з виразу 6=arcsinie/im, (8) де і т - амплітуда струму накачування За аналогією назвемо величини індуктивності, індукції і напруженості магнітного полю в критичних крапках ВІДПОВІДНО критичними індуктивність Le індуктивністю Ве і напруженістю Не На фіг 4д приведеш закони зміни динамічної індуктивності в часі Lg(x), а на фіг 4е - швидкості и зміни для двох режимів Ві і В>2 (ВІДПОВІДНО криві 1 і 2) Як видно з цих кривих Lg(x) приймає критичне значення Le у крапках b, b' і с, с', коли Lg(x) досягає негативного чи позитивного значень з коефіцієнтами (фазові (1) кути) ВІДПОВІДНО Q]/ і Є Q}> =e+k1T,L, 1(1=0,1,2,3, , к2=0,1,2,3, , де Т_ - період зміни динамічної індукції 13 У } вУ крапках 58467 індуктивність зменшується, 14 го перетворення L'g(x)