Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Компьютерное моделирование автогенераторов в пакете ADVANCED DESIGN SYSTEM

Современные подходы к разработке интегральных схем подразумевают обязательное использование средств автоматизации проектирования. Данная работа ориентирована на применение САПР ADS при моделировании автогенераторов, используемых в системах связи. Представлены результаты моделирования генератора LC-типа. 

Введение

Актуальность применения компьютерного моделирования различных электронных устройств определяется сложностью, трудоёмкостью исследования в лабораторных условиях спектральных, частотных характеристик сигналов. САПР Advanced Design System  (ADS) фирмы Agilent Technologies является признанным мировым лидером среди САПР телекоммуникационных систем и устройств [1]. Она позволяет автоматизировать большинство проектных операций при моделировании как отдельных блоков, так и всей системы в целом. Данная работа посвящена схемотехническому моделированию генераторов колебаний LC типа на биполярном транзисторе в системе ADS. Такие генераторы в автономном режиме способны генерировать хаотические колебания, а они являются важнейшей частью системы передачи информации на основе динамического хаоса [2]. Явление динамического хаоса широко используется в современной радиоэлектронике для эффективной передачи сигналов, защиты информации и т.д. Он обладает рядом свойств, которые могут быть полезны при передаче и обработке информации. Например, хаотические  сигналы обладают большой информационной емкостью и позволяют использовать различные методы ввода информационного сигнала в хаотический. Также есть возможность управлять хаотическими режимами путём малых изменений параметров   системы,   увеличить   скорость   модуляции   по   отношению  к модуляции регулярных сигналов за счет чувствительности хаотической системы к внешним возмущениям.

Для обеспечения эффективной работы системы связи генератор на основе динамического хаоса должен обладать определенными характеристиками. Например, генерируемый сигнал должен иметь равномерный спектр мощности в нужной полосе частот. Поэтому основной задачей данной работы явилось исследование спектральных характеристик сигналов.

Использование динамического хаоса в системах передачи информации

Динамический или детерминированный хаос, представляет собой непериодические колебания в нелинейных детерминированных системах, показывающих высокую чувствительность к начальным условиям [2].Также динамический хаос обладает многими свойствами случайных процессов– сплошной спектр мощности (это свойство может быть использовано для различения хаотической динамики от многопериодического движения), экспоненциальный спад корреляционной функции, непредсказуемость на больших интервалах.

Причины, определяющие привлекательность хаоса для передачи информации таковы:

  1. Возможность получения сложных колебаний посредством простых моделей и, соответственно, устройств.
  2. Возможность реализации большого количества моделей хаотической динамики в одном устройстве (основана на высокой чувствительности к начальным условиям).
  3. Возможность управления хаотическими режимами посредством малых управляющих воздействий.
  4. Высокая информационная емкость.
  5. Большое число возможных методов модуляции. Для регулярного сигнала - три вида модуляции (амплитуда, частота, фаза), а для хаотического – модуляция параметров, нелинейное подмешивание информационного сигнала к хаотическому, коррекция траекторий хаотической системы малыми возмущениями, использование тонкой структуры аттрактора.
  6. Возможность увеличения скорости модуляции по сравнению со скоростью модуляции регулярных сигналов.
  7. Возможность самосинхронизации передатчика и приемника.
  8. Возможность разработки и использования нетрадиционных методов мультиплексирования.
  9. Возможность повышения степени конфиденциальности связи.

Также имеются некоторые методы обеспечения секретности связи: хаотическая маскировка; переключение хаотических режимов; нелинейное подмешивание; использование фазовой автоподстройки частоты; инверсные схемы и др.     

Как было сказано выше, хаотические сигналы обладают большой информационной емкостью и позволяют использовать различные методы ввода информационного сигнала в хаотический; повысить уровень конфиденциальности при передаче сообщений. Также в системах связи на хаотических сигналах можно реализовать нетрадиционные методы мультиплексирования и демультиплексирования.

Принципиальная схема автогенератора LC типа LC генераторы используют колебательный контур из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных либо параллельно, либо последовательно, параметры контура определяют частоту колебаний.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема рассматриваемого генератора. Данный генератор на основе индуктивной трёх точки (или схема Хартли) является электронным LC - генератором, в котором положительная обратная связь берётся через отвод от части катушки индуктивности параллельного LKCK колебательного контура [3]. Колебательный контур служит нагрузкой. VT транзистор соединен по схеме с общим эмиттером. Сопротивления RБ1 и RБ2 обеспечивают выбор рабочей точки транзистора по постоянному току.

 Принципиальная схема автогенератора LC типа

Рисунок 1 – Принципиальная схема автогенератора LC типа 

Сборка схемы генератора в системе ADS

Ранее нами была рассмотрена модель генератора с биполярным транзистором ch_nec фирмы NEC [4]. Здесь мы в качестве усилителя взяли BJT PNP биполярный транзистор, соединенный по схеме с общим эмиттером (рисунок 2). Параллельный колебательный контур L1C3 является нагрузкой транзистора.

 Схема автогенератора, собранная в среде ADS

Рисунок 2 – Схема автогенератора, собранная в среде ADS 

Катушка индуктивности L1 рассматривается как обратная связь с помощью которой подается сигнал к базе транзистора. Резисторы R1 и R2 есть делитель напряжения. Резистор R3 является температурной стабилизацией транзистора.

В таблице 1 приведены значения элементов схемы

Таблица 1 - Характеристики элементов

  Характеристики элементов

Результаты моделирования

На рисунке 3 приведен график зависимости выходного напряжения vout от входного VE, показывающий характер колебаний, при напряжении на эмиттере 1В. Данный режим характеризуется отсутствием колебаний.

Колебания можно получить при напряжении выше 1В. Хаотические колебания получены были при напряжении 1,68 В. Ниже на рисунках 4 и 5 приведены фрагмент временной реализации в системе и спектр мощности.

 Зависимость напряжения на коллекторе от напряжения на эмиттере

Рисунок 3 – Зависимость напряжения на коллекторе от напряжения на эмиттере

 Временная реализация

Рисунок 4 – Временная реализация

 Спектр мощности

Рисунок 5 – Спектр мощности

Спектр мощности получается достаточно равномерным, т.е. без сильных всплесков. Данный режим нам и требовалось получить.

 

Заключение

Для успешной разработки генераторов хаоса с заданным спектром необходимо понять, как происходит формирование спектра мощности сигнала в генераторе, какими параметрами системы определяется форма спектра и какие условия должны выполняться, для того, чтобы сигнал на выходе генератора имел спектр мощности максимально приближенный к желаемой форме. Исследования, проведённые в ADS показали возможность разработки генераторов колебаний с желаемым спектром мощности.

Работы выполнена по гранту КН МОН РК № 1509/ГФ3.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

  1. [1] EM Simulation Advanced Design System 2011. – Santa  Clara, USA, 2011. – 162 p.; http: //www.home.agilent.com/en/pc-1297113/advanced-design- system-ads?cc=US&lc=eng
  2. [2] Бельский Ю.Л., Дмитриев А.С. Передача информации с помощью детерминированного хаоса // Радиотехника и электроника. – 1993. - №  38(7).– Р.1310-1315.
  3. [3] Губанов Д., Дмитриев А., Панас А., Старков С., Стешенко В. Генераторы хаоса в интегральном исполнении // Chipnews. Новости о микросхемах. – 1999. – № 8. – С.9-14.
  4. [4] Иманбаева А.К., Каирмагамбетова А.К., Алманова Н.Б., Тресова А.Ж. Компьютерное моделирование генератора СВЧ в системе ADS // ΙΙΙ Международная научная конференция «Современные проблемы физики конденсированного состояния, нанотехнологий и наноматериалов» (Сарсембиновские чтения). – Алматы, 2014. - C.138-139.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.