556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

Рисунок - Теоретическая характеристика режима ZVS (а); упрощенная схема драйвера (б); расчетные (в) и экспериментальные (г) эпюры напряжения и тока.

КОРРЕКЦИЯ МЕЖСИМВОЛЬНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

Апханова Е.Б. СибГУТИ, Новосибирск

Межсимвольные искажения возникают во всех системах с дискретной модуляцией, включая частотную манипуляцию (ЧМ), фазовую манипуляцию (ФМ) и квадратурную амплитудную модуляцию (КАМ). Однако ее влияние легче всего описать для системы с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) в основной полосе частот. Введем обозначения: H(f) - частотная характеристика канала, определяемая фильтром передатчика, радиоканалом и фильтром приемника, h(t) - импульсная реакция канала. Пусть в момент mT, где T - длительность символа, передается символ xm (один из L дискретных амплитудных уровней). Принятый сигнал r(t) представляет собой сумму импульсных реакций на каждый переданный символ и отсчетов аддитивного белого гауссовского шума n(t):

Если взятие отсчетов производится в моменты kT + t, где t учитывает задержку в канале и фазу дискретизации, то

Первый член в правой части - это требуемый сигнал, так как по нему можно определить переданный амплитудный уровень. Последний член описывает аддитивный шум, а сумма в среднем члене выражает интерференцию с соседними символами. Каждый интерференционный член пропорционален отсчету импульсной характеристики канала h(iT + t), смещенной относительно t на величину iT, кратную длительности символа.

211

МСИ обращаются в нуль тогда и только тогда, когда h(iT + t) = 0, i № 0, то есть когда импульсная характеристика пересекает нулевой уровень в точках, отстоящих друг от друга на величину T. Если импульсная характеристика пересекает нулевой уровень в таких равноотстоящих точках, то говорят, что она удовлетворяет первому критерию Найквиста.

Полосу частот от -1/2T до 1/2T принято называть полосой Найквиста. Если H(f)=0 за пределами удвоенной полосы Найквиста, то наложенный спектр принимает простой вид: H'(f) = H(f) + H(f-1/T), 0 f 1/T.

Примерами фильтров, удовлетворяющих первому критерию Найквиста, являются идеальный фильтр (фильтр с прямоугольной АЧХ) с полосой Найквиста и фильтры с нечетной симметрией относительно точки 1/2T Гц (ФЧХ этих фильтров линейна). Широкое применение на практике нашли фильтры с характеристикой в форме приподнятого косинуса (косинусоидальный спад относительно точки 1/2T Гц).

Литература:

1. Куреши Ш.У.Х. Адаптивная коррекция. ТИИЭР. Т. 73. 1985. №9. С.35-70.

КОРРЕКТОРЫ С РЕШАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Гусельников А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Простейшим нелинейным корректором, наиболее пригодным для каналов с сильными амплитудными искажениями, является корректор, в котором подавление интерференции от уже обнаруженных символов осуществляется с помощью решающей обратной связи (РОС). Корректор с РОС показан на рис. 1. Скорректированный сигнал представляет собой сумму выходных сигналов прямой и обратной цепей корректора. Прямая ветвь аналогична рассмотренному выше линейному трансверсальному корректору. Решения, вынесенные при оценке скорректированного сигнала, подаются в цепь обратной связи через второй трансверсальный фильтр. Основная идея состоит в том, что если величины уже обнаруженных символов известны (прошлые решения предполагаются верными), то создаваемая этими символами МСИ может быть полностью подавлена путем вычитания (с одновременным взвешиванием) значений прошлых символов из выходного сигнала корректора. Весами служат отсчеты, взятые на «хвосте» импульсной характеристики системы, включая канал и прямую цепь корректора.

212

Растущая потребность пользователей мобильной связи в использовании Интернет стало основным толчком для появления сетей, поколения 2.5G, которые стали переходными между 2G и 3G.

Основной предпосылкой для разработки систем 3G стала потребность пользователей мобильных систем в предоставлении таких же услуг, как и в фиксированной связи. Абонент в третьем тысячелетии, независимо от соединения с ТФОП по проводным или радиоканалам, будет пользоваться полным набором широкополосных услуг мультимедиа, обеспечиваемых глобальной информационной инфраструктурой.

3G – это стандарт мобильной цифровой связи, который под аббревиатурой

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications) объединяет пять стандартов

– W-CDMA, CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT,UWC-136.

Сейчас всё техническое обеспечение сети сотовой связи, используемое в России, производится за рубежом. Приняв во внимание темпы развития сетей и прирост числа пользователей услуг мобильной связи, логичным является вопрос о проведении в России разработок собственного оборудования.

В связи с актуальностью этой проблемы целью данной работы является разработка синтезатора частоты приемного модуля 2G, 3G.

ДИДАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ВОПРОСОВ В КУРСЕ ЭПУСТ (ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ)

Козляев Ю.Д. СибГУТИ, Новосибирск тел.: (383) 2698233

Общепрофессиональный курс ЭПУСТ базируется на активном использовании базовых знаний, полученных ранее при изучении общеобразовательных дисциплин. Сложность обучения обусловлена необходимостью интерпретации ряда вопросов для конкретных приложений , с учетом специфики дисциплины. Наглядным примером является распространение на практике (и соответственно в курсе ЭПУСТ) сложных электрических сигналов и необходимость получения методов оценки их показателей качества (ПК), в условиях дефицита отводимого на освоение дисциплины времени. Опыт показал, что восприятие данной темы студентами существенно улучшается при представлении сложных сигналов комбинацией элементарных сигналов, математическое описание которых упрощено. Наиболее просто это решается в случае оценки средних значений (So) и амплитуд гармонических составляющих (Smk) сложного сигнала, а также при оценке ПК связанных с So и Smk.

Некоторые ограничения на разложение сложного сигнала на элементарные накладывают задачи оценки «энергетических» характеристик сигналов. Простейший подход ориентирован на поиск совокупности элементарных сигналов в структуре сложного, отвечающих условию ортогональности. Вместе с тем, задача упрощается, если учесть аксиоматическое утверждение, что если

214

элементарные сигналы в структуре сложного сигнала образуют «не перекрываемые» во времени импульсы, то они отвечают условию ортогональности. В этом случае энергия сложного сигнала равняется сумме энергий его компонентов, а действующее значение – квадратической сумме действующих значений ЭС:

N

Sд= Sд2(n) ,

n 1

где N число ортогональных ЭС в структуре сложного сигнала.

На основании изложенного подхода можно сформулировать некоторые закономерности формирования ПК, полезные при решении практических задач.

В докладе рассматриваются различные сигналы, распространенные в системах электропитания и силовой электроники, их математическое описание и иллюстрации методов оценки их характеристик.

КОМПЕНСАЦИЯ «НЕАКТИВНОЙ» МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Козляев Ю.Д., Лушников И.Л. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: npkometa@gmail.com, тел.: (383) 269-82-33

Большинство потребителей электрической энергии в системах электропитания постоянного тока являются нелинейными (импульсными). За счет импульсных составляющих потребляемого тока система «источникпотребитель» характеризуется низкой эффективностью использования систем и, в первую очередь, первичных источников тока. Например, аккумуляторные батареи (АБ), как основные источники систем бесперебойного питания, критичные к величине пульсаций потребляемого тока, эмитируемыми нелинейными потребителями и накладывают строгие ограничения на их

энергоэффективности, основан на генерации гармонических составляющих тока в противофазе с гармониками, эмитируемыми в сеть нелинейными нагрузками (НН), широко распространенный в технике электропитания переменного тока [1]. Метод реализуется специальными устройствами компенсации неактивной мощности (мощности сдвига и искажений), называемые также активными фильтрами тока (АФТ), подключаемыми последовательно или параллельно с НН. Распространение этой идеологии на системы постоянного тока с АБ осложняются предельно низким значением внутреннего сопротивления батареи.

В докладе рассматривается пример технического решения для активного подавления импульсных составляющих тока АБ. По аналогии с системами переменного тока устройство компенсирует реактивную мощность искажений с широким спектром гармоник, эмитируемых НН. Т.к. «основная гармоника»

215

отождествляется с постоянной составляющей тока, в системе управления отсутствует блок анализа гармоник. Установленная мощность корректора тока определяется суммарной мощностью искажения «исходного » тока.

Результаты предварительных исследований, полученные моделированием корректора постоянного тока показал, что данный подход в сравнении с пассивными методами дает существенный выигрыш в качестве тока при снижении материальных затрат и габаритов систем питания.

Литература:

1. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие. – Изд. 2-е. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 664 с.

КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТОЙКИ КЛЮЧЕЙ С ZVS

Козляев Ю.Д., Семенов Ю.Е. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: koz@sibsutis.ru, тел.: 2698233

Комбинация из двух последовательно соединенных ключей, для краткости, называемая «стойкой» является базовым элементом силовой преобразовательной техники. В общем случае ключ представляет соединенные встречно транзистор и полупроводниковый диод и способен формировать управляемый импульс тока одного направления и неуправляемый – обратного направления. Условие «мягкой» коммутации ключей в стойке при нуле напряжения (Zero Voltage Switching) требует шунтирования ключей стойки конденсаторами и введения индуктивности в цепь нагрузки [1]. Примеры построения преобразователей понижающего и повышающего типа на основе стоек широко освещены в технической литературе как в приложении к задачам преобразования постоянного так переменного тока. В частности, для последнего случая используют каскадное соединение звеньев преобразования.

Вдокладе рассматривается вариант схемы преобразователя (П), реализующий на одной стойке функции двух преобразователей, с распределением во времени активных фаз передачи энергии от первичного источника в накопитель и передачи импульсов энергии из накопителя в нагрузку. Накопитель может служить источником питания дополнительных нагрузок.

Вструктуре П отсутствуют элементы гармонической развязки цепей входа

ивыхода. При необходимости развязки она реализуется введением звена высокочастотной модуляции напряжения первичного источника с последующей трансформацией напряжения. Частоты импульсов модуляции и преобразования могут быть синхронизированы. На рисунке 1а приведен упрощенный вариант схемы (импульсный крест), ориентированной на передачу энергии от источника U1 потребителям с напряжениями Uc, U2 . Диоды D1, D2 отображают особенности цепей входа и выхода. В частных случаях они могут

216

отсутствовать или модифицированы в синхронные ключи. На рисунке 1б

В качестве примера на рисунке 2 показан фрагмент диаграммы работы при совмещении в схеме функций корректора коэффициента мощности и понижающего преобразователя и напряжения (U2=50B, I2=25A). верхняя линия графика отображает напряжение Uc(t) 150B и напряжение выхода U2=50B (измеритель напряжения переключен «скачком») при токе нагрузки 25А. Нижний график отображает «наполнение» полуволн тока на входе П треугольными импульсами тока с частотой 80 кГц. Максимальная амплитуда тока Im=143A.

Рисунок 2

Рассмотренная идеология преобразования хорошо согласуется со свойствами IGBT транзисторов нового поколения (IKW 50N60, Infineon), ориентированных производителем на работу в режимах « мягкой коммутации тока.

217

Литература:

1. Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Power electronics. John Willey $ Sons, Inc., 2003.

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ WCDMA (IMT-DC) И TD-CDMA (IMT-TC)

Павлов И.И. СибГУТИ, Новосибирск

WCDMA продвигали в первую очередь Ericsson (все мы помним, какую сенсацию произвело летом прошлого года сообщение о том, что Ericsson уже несколько лет проводит изыскания в области CDMA) и Nokia. Вокруг TDCDMA сложилось свое сообщество компаний, в состав которого входят такие гиганты, как Motorola, Siemens, Alcatel, Bosch, Italtel, Nortel и Sony.

Технические аспекты технологий-фаворитов рассматриваются во врезках «Широкополосный CDMA» и «Радиоинтерфейс TD-CDMA».

Согласно процедурным правилам, принятым ETSI, для утверждения в качестве стандартной технология должна была набрать 71% голосов участников собрания. Преодолеть этот барьер не смогли ни WCDMA, ни TDCDMA: первая получила чуть больше 61%, вторая – несколько меньше 39% голосов. Поэтому было принято компромиссное решение, согласно которому в UTRA технология WCDMA должна применяться для парных частотных полос

(FDD, Frequency Division Duplex), а TD-CDMA – для непарных частотных полос (TDD – Time Division Duplex).

С точки зрения пользователя, это означает, что для связи с мобильными пользователями, перемещающимися вне зданий, будет использоваться WCDMA, а для фиксированных пользователей и для связи внутри зданий – TDCDMA. Согласно требованиям стандарта UTRA, мобильные абонентские терминалы должны поддерживать оба режима, TDD и FDD.

Одним из важнейших положений, связанных со стандартом нового поколения, является недопустимость отказа от построенной в Европе развитой инфраструктуры сетей GSM. С этой точки зрения, технология TD-CDMA имеет определенные преимущества. Что же касается WCDMA, здесь, по-видимому, совместимость с GSM предполагается обеспечивать за счет использования комбинированных абонентских терминалов, поддерживающих обе технологии радиоинтерфейса; это может привести к удорожанию мобильных телефонов. Именно в том, чтобы не допустить подорожания абонентских устройств, состоит еще одно требование к UTRA и IMT-2000. Напротив, ставится задача стирания грани между мобильной и фиксированной телефонной связью; в перспективе, не должно быть никакой разницы между мобильным и домашним телефонами.

Литература:

1. Описание продукта RTB 5.0.2 WWW.comverse.com

218

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Семенов Ю.Е. СибГУТИ, Новосибирск тел.: (383)2868048

Современные источники электропитания на основе импульсных технологий ориентированы на высокую частоту преобразования потока электрической энергии. Такой подход, при корректном решении задачи, существенно снижает массогабаритные показатели устройств и способен реализовать кпд на уровне 0.9…0.96. Очевидно, названные значения обусловлены качеством используемых компонентов (быстродействием и допустимым значением рабочих и паразитных параметров) так и особенностью используемой технологии коммутации силовых ключей. Названная технология используется для снижения динамических потерь в силовых ключах, но может быть связана с ограничением частоты преобразования и формы тока ключей.

Необходимость оценки параметров элементной базы во многом связана с частым несоответствием объявленных поставщиком характеристик элементной базы.

Воснову методов оценки параметров двухполюсников положен принцип влияния их параметров на резонансные свойства относительно высокочастотного контура, возбуждаемого управляемым источником импульсов тока с параметрами тока близкими к планируемым режимам.

Вдокладе рассматриваются вопросы технической реализации экспериментов по оценке значения ЕSR конденсаторов, потерь в

магнитопроводе индуктивных реакторов и трансформаторов, измерения индуктивности рассеяния обмоток высокочастотных трансформаторов. Оценка поведения транзисторов в режиме мягкой коммутации проводится при реализации импульсов тока, регламентируемых разработчиком транзисторов при дополнении управляющего драйвера элементами, определяющими условия ZVS и элементами контроля разряда затворной емкости полевых транзисторов МOSFET, IGBТ.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА КОММУТАЦИИ СИЛОВЫХ КЛЮЧЕЙ В РЕЖИМЕ ZVS

Семенов Ю.Е. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: onil-1@sibsunis.ru

Современные импульсные методы преобразования параметров электрической энергии базируются на силовых ключах с полевой структурой

219

управления (МОП, БТИЗ). Энергетическая эффективность и надежность работы преобразовательных устройств существенно зависит от режимов переключения силовых транзисторов и связанных с ними статическими и динамическими потерями мощности. Проблема усложняется тем, что структура силовой цепи включает группы ключей, связанных схемотехнически, способных порождать паразитные контуры (сквозные цепи). Для снижения коммутационных потерь мощности получили распространение искусственные приемы т.н. «мягкой» коммутации ключей. Так, например» метод ZVS (zero voltage switching) предполагает выключение (освобождение канала) от тока при нуле или относительно низком напряжении на силовых зажимах транзисторов. Вместе с тем, «физика» освобождения дрейфовых зон транзисторов от носителей тока зависят от типа силовых ключей, от технологических особенностей изготовления транзисторов в рамках одного типа (МОП или БТИЗ), от специфики реакции паразитных элементов в структуре ключа на скорость изменения напряжения, особенно на стадии разряда емкости Миллера.

В лаборатории ОНИЛ-1 в рамках выполнения ряда хоздоговорных работ проводились лабораторные исследования для реализации технологии ZVS для создания на их базе эффективных источников питания мощностью 2..3кВт, без потери эффекта ZVS в широком диапазоне нагрузок.

Определены условия «удержания» ZVS режима , достоверные критерии завершения стадии освобождения канала силового ключа от избыточных носителей тока и получены экспериментальные подтверждения реализуемости планируемых для внедрения решений.

К ВОПРОСУ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ, ЗВУКОВОГО И ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Травин Г.А. СибГУТИ, Новосибирск

Доклад посвящен обсуждению особенностей Патента на перспективное глобально-фундаментальное изобретение «Способ позиционирования физических тел в околопланетном космическом пространстве и устройство для

220