Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2019. № 4http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/265812024-03-29T05:07:36Z2024-03-29T05:07:36ZЧастотні перетворювачі свіп-генератора на основі ЗІГ-резонатораКононов, С. П.Білик, О. Б.Kononov, S. P.Bilyk, O. B.Кононов, С. П.Билык, А. Б.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/311052020-12-24T10:38:13Z2019-01-01T00:00:00ZЧастотні перетворювачі свіп-генератора на основі ЗІГ-резонатора
Кононов, С. П.; Білик, О. Б.; Kononov, S. P.; Bilyk, O. B.; Кононов, С. П.; Билык, А. Б.
Підвищення точності вимірювання частотних характеристик електронних пристроїв та ліній
зв’язку є актуальною задачею. З метою її розв’язання для панорамних приладів надвисокочастотного
діапазону розробляються свіп-генератори на основі ЗІГ-резонатора з покращеними метрологічними
характеристиками.
В статті розглянуто новий підхід до створення свіп-генератора. Автогенератор на ЗІГ-резонаторі не охоплено зв’язками зворотного регулювання, а схему доповнено частотним перетворювачем з опорними генераторами. В результаті, компенсується похибка встановлення частоти
свіп-генератора, що викликана нестабільністю параметрів ЗІГ-резонатора. Крім цього, вихідна напруга автогенератора має мінімальний рівень фазового шуму.
Запропоновано частотний перетворювач з діапазонним опорним генератором, частотний перетворювач на основі квадратора та частотний перетворювач свіп-генератора в режимі зупинки хитання. Пояснено принцип їх роботи, наведені часові сигналограми та розрахункові вирази.
У свіп-генераторі з частотним перетворювачем, що містить діапазонний опорний генератор,
додатково можливо, крім координатних міток на екрані монітора, формувати вимірювальну мітку з
будь-якою частотою. Висока лінійність залежності частоти генерації ЗІГ-резонатора від струму
керування дозволяє, використавши кусково-лінійну апроксимацію, отримувати інформацію про частоту в точці розташування курсора на екрані монітора.
Частотні перетворювачі на основі квадратора встановлюють у свіп-генератори, які працюють в
режимах лінійної та нелінійної зміни частоти. Схему частотного перетворювача свіп-генератора в
режимі зупинки хитання також побудовано на основі квадратора.
Мікроконтролером свіп-генератора із запропонованими перетворювачами частоти, корегується
цифровий код керування автогенератором. Як наслідок, зростає точність визначення частоти,
тобто зменшується похибка виміру різних частотних характеристик пристроїв та ліній зв’язку.; Improving the accuracy of measuring the frequency characteristics of electronic devices and communication lines is an
important task. In order to solve it for panoramic microwave devices, sweep-generators based on a YIG resonator with
improved metrological characteristics are being developed.
The article describes a new approach to creating a sweep generator. The self-oscillator at the YIG resonator is not covered
by reverse control connections, and the circuit is supplemented with a frequency converter with reference oscillators.
As a result, the error of setting the frequency of the sweep generator, which is caused by the instability of the parameters of
the YIG resonator, is compensated. In addition, the output voltage of the oscillator has a minimum level of phase noise.
A frequency converter with a range reference oscillator, a frequency converter based on a quad and a frequency converter
of a sweep generator in the swing stop mode are proposed. The principle of their work is explained, temporary waveforms
and calculated expressions are given.
In a sweep generator with a frequency converter containing a range reference generator, it is additionally possible, in
addition to the coordinate marks on the monitor screen, to form a measuring mark with any frequency. The high linearity of
the dependence of the generation frequency of the YIG resonator on the control current makes it possible, using a piecewise
linear approximation, to obtain information about the frequency at the cursor location on the monitor screen.
Quad-based frequency converters are installed in sweep-generators operating in linear and non-linear frequency change
modes. The scheme of the frequency converter of the sweep-generator in the swing-out mode is also constructed on the
basis of a quad.
The microcontroller of the sweep-generator with installed frequency converters adjusts the digital control code of the oscillator.
As a result, the accuracy of determining the frequency increases i.e. decreases the measurement error of various
frequency characteristics of devices and communication lines.; Повышение точности измерения частотных характеристик электронных устройств и линий связи являет-ся актуальной задачей. С целью ее решения для панорамных приборов СВЧ диапазона разрабатываются свип-генераторы на основе ЖИГ-резонатора с улучшенными метрологическими характеристиками.
В статье рассмотрен новый подход к созданию свип-генератора. Автогенератор на ЖИГ-резонаторе не ох-вачен связями обратного регулирования, а схема дополнена частотным преобразователем с опорными генера-торами. В результате, компенсируется погрешность установки частоты свип-генератора, вызванная неста-бильностью параметров ЖИГ-резонатора. Кроме этого, выходное напряжение автогенератора имеет мини-мальный уровень фазового шума.
Предложены частотный преобразователь с диапазонным опорным генератором, частотный преобразователь на основе квадратора и частотный преобразователь свип-генератора в режиме остановки качания. Объяснен принцип их работы, приведены временные сигналограммы и расчетные выражения.
В свип-генераторе с частотным преобразователем, содержащем диапазонный опорный генератор, допол-нительно возможно кроме координатных меток на экране монитора формировать измерительную метку с любой частотой. Высокая линейность зависимости частоты генерации ЖИГ-резонатора от тока управления позволяет, используя кусочно-линейную аппроксимацию, получать информацию о частоте в точке расположе-ния курсора на экране монитора.
Частотные преобразователи на основе квадратора устанавливают в свип-генераторы, работающие в ре-жимах линейного и нелинейного изменения частоты. Схема частотного преобразователя свип-генератора в режиме остановки качания также построена на основе квадратора.
Микроконтроллером свип-генератора с установленными частотными преобразователями корректируется цифровой код управления автогенератором. Как следствие, возрастает точность определения частоты, т.е. уменьшается погрешность измерения различных частотных характеристик устройств и линий связи.
2019-01-01T00:00:00ZПідвищення радіаційної стійкості енергонезалежних запам’ятовувальних пристроїв на базі халькогенідних склоподібних напівпровідниківКичак, В. М.Слободян, І. В.Вовк, В. Л.Kychak, V. M.Slobodyan, I. V.Vovk, V. L.Кичак, В. М.Слободян, И. В.Вовк, В. Л.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/311042020-12-24T10:20:43Z2019-01-01T00:00:00ZПідвищення радіаційної стійкості енергонезалежних запам’ятовувальних пристроїв на базі халькогенідних склоподібних напівпровідників
Кичак, В. М.; Слободян, І. В.; Вовк, В. Л.; Kychak, V. M.; Slobodyan, I. V.; Vovk, V. L.; Кичак, В. М.; Слободян, И. В.; Вовк, В. Л.
Запропоновано спосіб підвищення радіаційної стійкості запам’ятовувальних пристроїв, які є одним з основних елементів для побудови систем оброблення інформації.
Запропонована структура радіаційно стійкої комірки пам’яті, в якій як перемикальний елемент використовується плівка халькогенідного склоподібного напівпровідника, а як елемент розв’язки використано уніполярний транзистор. Перемикальний елемент є стійким до дії радіації, а радіаційна стійкість уніполярного транзистора на декілька порядків нижча. Тому в роботі запропоновано спосіб підвищення радіаційної стійкості уніполярних транзисторів. Для усунення зміни параметрів уніполярних транзисторів під дією іонізуючих опромінень на процеси, що відбуваються в підзаслінному шарі діелектрика та на межі розподілу кремнію і діоксиду кремнію, що сприяє накопиченню позитивного заряду, пропонується в процесі виготовлення такого транзистора перед високотемпературним формуванням підзаслінного шару діелектрика у підзаслінну зону напівпровідникової підкладки проводити іонну імплантацію флуору, який дифундує в цей шар. Окрім того, як підзаслінний шар діелектрика використовується не діоксид кремнію, а нітрид кремнію — Si3N4, що також сприяє підвищенню радіаційної стійкості.
Розроблена фізична модель комірки пам’яті на базі халькогенідних склоподібних напівпровідників та запропоновані аналітичні вирази для розрахунку залежності параметрів моделі від дози опромінення.; The work is aimed at increasing the radiation resistance of storage devices, which are one of the main elements in the construction of information processing systems.
The proposed structure of a radiation-resistant memory cell, in which a film of a chalcogenide vitreous semiconductor is used as a switching element, and a unipolar transistor serves as a decisive element. The switching element is resistant to radiation, and the radiation stability of a unipolar transistor is several orders of magnitude lower. Therefore, a method for increasing the radiation stability of unipolar transistors is proposed. To eliminate the change in the parameters of unipolar transistors under the action of ionizing radiation on the processes occurring in the subgap layer of the dielectric and at the interface between silicon and silicon dioxide, it helps to accumulate a positive charge in the manufacture of such a transis-tor, prior to the high-temperature formation of the subgap layer of the dielectric, to conduct the subgap region of the semi-conductor substrate ion implantation of fluorine, which diffuses into this layer. In addition, not silicon dioxide, but silicon nitride — Si3N4 is used as the sub-barrier layer of the dielectric, which also contributes to an increase in radiation stability.
A physical model of a memory cell based on chalcogenide glassy semiconductors has been developed, and analytical expressions have been proposed to calculate the dependence of the model parameters on the radiation dose.; Предложен способ повышения радиационной устойчивости запоминающих устройств, которые являются одними из основных элементов для построения систем обработки информации.
Предложена структура радиационно устойчивой ячейки памяти, в которой в качестве переключающего элемента используется пленка халькогенидного стекловидного полупроводника, а как элемент развязки исполь-зован униполярный транзистор. Переключающий элемент устойчив к действию радиации, а радиационная стойкость униполярного транзистора на несколько порядков ниже. Поэтому в работе предложен способ повы-шения радиационной устойчивости униполярных транзисторов. Для устранения изменения параметров унипо-лярных транзисторов под действием ионизирующих облучений на процессы, происходящих в подзаслонном слое диэлектрика и на границе раздела кремния и диоксида кремния, что способствует накоплению положительного заряда, предлагается в процессе изготовления такого транзистора перед высокотемпературным формирова-нием подзаслонного слоя диэлектрика в подзаслонную область полупроводниковой подложки проводить ионную имплантацию фтора, который диффундирует в этот слой. Кроме того, в качестве подзаслонного слоя ди-электрика используется не диоксид кремния, а нитрид кремния — Si3N4, что также способствует повышению радиационной устойчивости.
Разработана физическая модель ячейки памяти на базе халькогенидных стеклообразных полупроводников и предложены аналитические выражения для расчета зависимости параметров модели от дозы облучения.
2019-01-01T00:00:00ZАпроксимація розширеного фільтра Калмана паралельною двокаскадною структуроюВоловик, А. Ю.Гаврілов, Д. В.Volovyk, A. Yu.Havrilov, D. V.Воловик, A. Ю.Гаврилов, Д. В.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/311032020-12-24T09:44:47Z2019-01-01T00:00:00ZАпроксимація розширеного фільтра Калмана паралельною двокаскадною структурою
Воловик, А. Ю.; Гаврілов, Д. В.; Volovyk, A. Yu.; Havrilov, D. V.; Воловик, A. Ю.; Гаврилов, Д. В.
Розглянуто задачу оцінювання вектора стану лінійної динамічної системи за наявності можливих збурень, математична модель яких передбачається відомою. У такому випадку збурення можна вважати складовою частиною вектора стану динамічної системи і оцінювати їх у такий же спосіб, як і вектор стану. Результатом синтезу пристрою обробки результатів спостережень є фільтр Калмана, розмірність якого значно більша розмірності досліджуваної динамічної системи. З практичної точки зору реалізація розширеного фільтра Калмана супроводжується значними труднощами обчислювального характеру, оскільки обсяг необхідних базових математичних операцій — додавання та множення оцінюється пропорційно кубу від розмірності розширеного вектора стану. Для подолання цих труднощів Фрідланд запропонував використовувати замість розширеного фільтра Калмана структуру, що складається з двох, автономно працюючих паралельних фільтрів меншої розмірності, лінійна комбінація виходів яких апроксимує вихід розширеного фільтра Калмана. Відомо, що декомпозиція Фрідланда є адекватною лише для збурень детермінованого типу. Як показали результати подальших досліджень, для збурень загального типу, що містять як детерміновану так і випадкову складову, запропонована структура лише апроксимує вихід розширеного фільтра Калмана, тобто є квазіоптимальною. Подальші спроби зробити її оптимальною, як правило, супроводжувались уведенням занадто жорстких обмежень алгебраїчного характеру, щоб їх можна було задовольнити на практиці. Запропоновано один з можли-вих варіантів модифікації структури Фрідланда з метою зведення її до розширеного фільтра Калмана за умови введення менш обтяжливих обмежень математичного характеру. В основу запропонованої модифікації покладено використання унітарних матриць спеціального типу, що дозволило звести коваріаційні матриці похибок фільтрації до діагонального виду, і таким чином отримати розділені стандартні фільтри Калмана меншої розмірності. Виходи отриманих фільтрів, взяті з певними ваговими множниками, також апроксимують вихід розширеного фільтра Калмана, проте наявність додаткових коригувальних входів значно послаблює обмеження, введені в інших роботах. Розглянутий варіант апроксимації структури Фрідланда може знайти практичне використання у задачах супроводу швидкоманеврених динамічних об’єктів або у задачах нелінійного оцінювання стану динамічних систем за появи нештатного режиму функціонування. Саме у цих напрямках обчислювальна ефективність паралельної двокаскадної структури може бути найкориснішою. У заключній частині статті методом математичного моделювання доведена працездатність запропонованої структури та виконаний порівняльний аналіз з результатами, отриманими у відомих роботах.; The given paper considers the problem of linear dynamic system state estimation in the presence of possible perturbations. Generally, perturbation is considered to be a constituent of linear dynamic system state vector. Assessment, in this case, is carried out in the same way. At such interpretation the standard decision is the Kalman filter with expanded state vector. Implementation of such filter is connected with considerable difficulties of computing character. For their overcoming Friedland suggested to use structure which consists of two, independent, smaller dimension parallel filters instead of an expanded Kalman filter. The method of parallel separate estimation is used as an effective remedy of reduction of the computing expenses connected with implementation of an expanded Kalman filter which dimension considerably exceeds dimension of controlled system. In this case linear combination of exits of such structure, approximates an exit of an expanded Kalman filter. The computing efficiency of parallel structure with two cascades, long time, is very popular in such directions as problems of tracking it is high-speed purposes or a perspective of nonlinear assessment in the presence of possible malfunctions. It is known that the decomposition recommended by Friedland is optimum only for perturbations of the determined type. In a situation of completely accidental vector of perturbation this structure is suboptimal. The practical difficulties connected with complexity of calculations of certain algebraic algorithms are the reason of it. As these restrictions are rigidly imposed, it is possible to overcome them seldom or never. The purpose of this work is researches of one of possible options of modification Friedland structure for the purpose of its reduction to an expanded Kalman filter with less strict restrictions. As the basis, for the considered modernization use of a orthogonal transformation method of matrixes for the purpose of receiving two standard Kallman filters of special type is necessary. Linear combination of these filters exits will also approximate an exit of the expanded Kalman filter, and introduction of the additional adjusting inputs considerably will weaken, considered in other works, restrictions.
In the conclusion, the method of mathematical modeling showed efficiency of the modified structure. Comparative analysis with the results received in other works is carried out.; Рассмотрена задача оценки состояния линейной динамической системы в присутствии возможных возмуще-ний. В общем случае, возмущения принято считать составной частью вектора состояния линейной динамиче-ской системы и оценивают их таким же способом как и вектор состояния. При такой интерпретации общепри-нятым решением является фильтр Калмана с расширенным вектором состояния. Практическая реализация такого фильтра связана со значительными трудностями вычислительного характера. Для их преодоление Фридланд предложил использовать вместо расширенного фильтра Калмана структуру, которая состоит из двух, независимых, параллельных фильтров меньшей размерности. Метод параллельного раздельного оценива-ния используется в качестве эффективного средства сокращения вычислительных затрат, связанных с прак-тической реализацией расширенного фильтра Калмана, при условии, что его размерность значительно превы-шает размерность контролируемой системы. При этом, линейная комбинация выходов такой структуры, ап-проксимирует выход последнего. Вычислительная эффективность параллельной структуры с двумя каскадами, долгое время является весьма популярной в таких направлениях как задачи отслеживания высоко-маневренных целей или проблематика нелинейной оценки в присутствии некорректного функционирования. Известно, что разложение, рекомендуемое Фридландом, оптимально только для возмущений детерминированного типа. В ситуации случайного вектора возмущения эта структура является квазиоптимальной. Причиной этого явля-ются трудности связанные с производительностью в практике определенных алгебраических ограничений. Поскольку эти ограничения жестко навязаны, преодолеть их удаётся, только в очень редких случаях. В работе предлагается один из возможных вариантов модификации структуры Фридланда с целью ее приведения к рас-ширенному фильтру Калмана при менее жестких ограничениях. В качестве основания, для рассмотренной мо-дернизации положено использование метода ортогонального преобразования матриц с целью получения двух стандартных фильтров Калмана специального типа. Линейная комбинация выходов этих фильтров будет также аппроксимировать выход расширенного фильтра Кальмана, а введение дополнительных корректирующих входов значительно ослабит, рассмотренные в других работах, ограничения. В заключении, методом матема-тического моделирования продемонстрирована эффективность модифицированной структуры. Проведен срав-нительный анализ с результатами, полученными в других работах.
2019-01-01T00:00:00ZРеверсивний генератор кодових послідовностей на FPGAГаврілов, Д. В.Воловик, А. Ю.Звягін, О. С.Яровий, Д. В.Havrilov, D. V.Volovyk, A. Yu.Zviahin, O. S.Yarovyi, D. V.Гаврилов, Д. В.Воловик, А. Ю.Звягин, А. С.Яровый, Д. В.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/311022020-12-24T08:58:12Z2019-01-01T00:00:00ZРеверсивний генератор кодових послідовностей на FPGA
Гаврілов, Д. В.; Воловик, А. Ю.; Звягін, О. С.; Яровий, Д. В.; Havrilov, D. V.; Volovyk, A. Yu.; Zviahin, O. S.; Yarovyi, D. V.; Гаврилов, Д. В.; Воловик, А. Ю.; Звягин, А. С.; Яровый, Д. В.
Генератори кодових послідовностей (ГКП) широко використовуються в цифрових системах радіотехніки та зв’язку, обчислювальної техніки та автоматики для зберігання інформації і виконання арифметичних операцій, а також діагностування і корекції похибок цифрових пристроїв у ланцюгах керування і синхронізації. Серед різного типу ГКП набули поширення генератори псевдовипадкових чисел і генератори зі сталими кодами, в яких сполучення нулів та одиниць у розрядах регістра залишається незмінним. Послідовність називається псевдовипадковою, якщо вона виглядає, як безсистемна і випадкова, хоча насправді вона створювалась за допомогою суто детермінованого процесу, відомого під назвою псевдовипадкового генератора. Подібні генератори переважно задаються де-яким початковим значенням і за допомогою певних алгоритмів отримують з нього випадкові послідовності кодів. В цьому сенсі псевдовипадкові генератори можна розглядати як розповсюджувачі випадковості. До основних недоліків таких пристроїв слід віднести те, що виконання зсуву здійснюється тільки праворуч, що зменшує функціональні можливості.
Авторами проведено аналіз сучасних методів реалізації генераторів кодових послідовностей та, враховуючи їх недоліки, запропоновано нове схемне рішення реверсивного генератора кодових послідовностей, яке дозволяє зменшити використовуваний ресурс інтегральних схем, оскільки побудований на регістрі довільної розрядності, і таким чином дає можливість утворювати вихідну шину довільної розрядності без зміни вихідного коду в точці реверсу. Описано метод визначення функції збудження для n-розрядного регістра зсуву та наведено приклад розрахунку чотирирозрядного регістра зсуву, що забезпечує автоматичне повернення до основного режиму роботи системи. Таке рішення дозволяє створювати гнучкі системи на основі стандартних інтегральних мікросхем жорсткої логіки. Подано результати моделювання схеми реверсивного генератора кодових послідовностей у програмному забезпеченні САПР Altera Quartus II з наведенням часових діаграм роботи пристрою.; Code sequence generators (CSGs) are widely used in digital systems of radio engineering and communication, comput-er technology and automation, for storing information and performing arithmetic operations, as well as diagnosing and cor-recting digital device errors in their control and synchronization circles. Among various types of CSG propagation generators were pseudo-random numbers and generators with constant codes, in which the combination of zeros and units in the bits of the register remains unchanged. A sequence is called pseudorandom, if it looks like a systemic and random, although in fact it was created using a purely deterministic process known as the pseudo-random generator. Such generators are pre-dominantly given some initial values and, with the help of certain algorithms, receive random sequences of codes from it. In this sense, pseudorandom generators can be considered as spreaders of chance. The main disadvantages of these devices include the fact that the offset is performed only to the right, which reduces the functionality.
In this article, an analysis of modern methods for generating code sequence generators and taking into account their shortcomings, the authors proposed a new schematic solution for a reversible code sequence generator, which reduces the required resource of integrated circuits, so that it is constructed on an arbitrary bit register, thus giving an opportunity to form an output a bus of any size without changing the source code at the reverse. The method of determining the excitation func-tion for the n-bit shift register is described, and the example of calculating the 4-bit shift register is provided, which provides a return to the main work of the system. This solution allows creating flexible systems based on standard integrated circuits of hard logic. The result of the simulation of the reverse code sequence generator in the software of the Altera Quartus II CAD with the time charts of the device operation is described.; Генераторы кодовых последовательностей (ГКП) широко используются в цифровых системах радиотехники и связи, вычислительной техники и автоматики, для хранения информации и выполнения арифметических опе-раций, а также диагностирования и коррекции ошибок цифровых устройств, в цепях управления и синхрониза-ции. Среди различного типа ГКП получили распространение генераторы псевдослучайных чисел и генераторы с постоянными кодами, в которых сочетание нулей и единиц в разрядах регистра остается неизменным. После-довательность называется псевдослучайной, если она выглядит, как бессистемная и случайная, хотя на самом деле она создавалась с помощью детерминированного процесса, известного под названием псевдослучайного генератора. Подобные генераторы преимущественно задаются некоторым начальным значением и с помощью определенных алгоритмов получают из него случайные последовательности кодов. В этом смысле псевдослу-чайные генераторы можно рассматривать как распространители случайности. К основным недостаткам дан-ных устройств, следует отнести то, что выполнение смещения осуществляется только вправо, что умень-шает функциональные возможности.
Проведен анализ современных методов формирования генераторов кодовых последовательностей и, учиты-вая их недостатки, авторами предложено новое схемное решение реверсивного генератора кодовых последова-тельностей, что позволяет уменьшить необходимый ресурс интегральных схем, поскольку реализован на реги-стре произвольной разрядности, таким образом, это дает возможность создавать выходную шину произвольной разрядности без изменения выходного кода в точке реверса. Описан метод определения функции возбуждения для n-разрядного сдвигового регистра и приведен пример расчета четырехразрядного кода, который обеспечи-вает автоматический возврат к основной работе системы. Такое решение позволяет создавать гибкие сис-темы на основе стандартных интегральных микросхем жесткой логики. Изложены результаты моделирования схемы реверсивного генератора кодовых последовательностей в программном обеспечении САПР Altera Quartus II с временными диаграммами работы устройства.
2019-01-01T00:00:00Z