вестник южно уральского-государственного_университета._серия_компьютерные_технологии,_управление,_радиоэлектроника_№1_2012
1. Учредитель – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный
университет» (национальный исследовательский университет)
Редакционная коллегия серии:
д.т.н., профессор Шестаков А.Л.
(отв. редактор);
д.т.н., профессор Казаринов Л.С.
(зам. отв. редактора);
к.т.н., доцент Плотникова Н.В.
(отв. секретарь);
д.ф.-м.н., профессор, чл.-кор. РАН
Ушаков В.Н.;
д.т.н., профессор Войтович Н.И.;
д.т.н., профессор Карманов Ю.Т.;
д.т.н., профессор Логиновский О.В.;
д.т.н., профессор Лысов А.Н.;
д.ф.-м.н., профессор Танана В.П.;
д.т.н., профессор Тележкин В.Ф.;
д.ф.-м.н., профессор Ухоботов В.И.;
к.т.н., доцент Кафтанников И.Л.
Серия основана в 2001 году.
Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-26455
выдано 13 декабря 2006 г. Федеральной службой по
надзору за соблюдением законодательства в сфере
массовых коммуникаций и охране культурного на-
следия.
Журнал включен в Реферативный журнал и Базы
данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно
публикуются в международной справочной системе
по периодическим и продолжающимся изданиям
«Ulrich’s Periodicals Directory».
Решением Президиума Высшей аттестационной
комиссии Министерства образования и науки Рос-
сийской Федерации от 19 февраля 2010 г. № 6/6 жур-
нал включен в «Перечень ведущих рецензируемых
научных журналов и изданий, в которых должны
быть опубликованы основные научные результаты
диссертаций на соискание ученых степеней доктора и
кандидата наук».
Подписной индекс 29008 в объединенном каталоге
«Пресса России».
Периодичность выхода – 3 номера в год.
«КОМПЬЮТЕРНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ, УПРАВЛЕНИЕ
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА»
,
ÂÅÑÒÍÈÊ
ÞÆÍÎ-ÓÐÀËÜÑÊÎÃÎ
ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÎÃÎ
ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒÀ
¹3 (262)
2012
ISSN 199 - 6X1 97
СЕРИЯ
Выпуск 15
Решением ВАК России включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. CONTENTS
ZONOV M.V. Evaluation of radar characteristics of target – “great ship shield” .............................................. 4
IVANOV V.E., KUDINOV S.I. Development of the pulsed microwave transmitters based on bipolar tran-
sistors .................................................................................................................................................................. 10
BEZUKLADNIKOV E.V., RAZUMOV A.N., GANIEV R.S., GOREV A.V. Compact two-way radio sys-
tem for remote control of the unmanned flight facility OPF with PU-800 ......................................................... 15
ZHURAVLEV R.A. State and prospects of training-measuring ground of the defense ministry SCNTG ......... 18
ROSENBAUM A.E., GLAZKOV A.V. Modern features of the high performance computing organization
using a personal computers ................................................................................................................................. 21
LOGINOV A.Yu., VOLMAN D.V., ROSENBAUM A.E. Organization of the united information space for
collection and processing of design-technology information based on self-made information systems ............. 24
GUREVICH E.I., VILESOV A.V. Calculation and optimization of the parameters of measurement units
of automated control systems .............................................................................................................................. 27
MEDVEDEVSKIKH S.V. Organization of the united information space for collection and processing
of design-technology information based on self-made information systems ...................................................... 34
MEDVEDEVSKIKH S.V. Statistical criterions of optimality and conditions of stability of the process
of functioning of the system of technical instruments for water content measurements of solid substances ...... 38
PAVLOVSKAY O.O., KONDAKOV S.V. Definition algorithm of mechanic-driver mathematic model
parametrs for high-speed caterpillar machine curvolinear movement ................................................................ 43
GORYAEV N.K., GORYAEVA E.N., CHERNYAVSKI K.A. Operational administration of cargoes long-
distance transportations ....................................................................................................................................... 48
LAPIN A.P., STREKHNIN A.I. Transfer functions’ mathematical models for cluster system of pressure
transmitters .......................................................................................................................................................... 53
KHEYFETS A.L. Algorithms for 3d-computer geometrical simulation for the problem of combination of
a quadric and conic ............................................................................................................................................. 57
ZHABREEV V.S., IGNATOV V.E. Statistical characteristics of information flows of train arrivals to the
Chelyabinsk Major railroad yard ........................................................................................................................ 63
ZHABREEV V.S., GUBSKAJA S.A. The automated way of maintenance of tickets purchase by suburban
train passengers ................................................................................................................................................... 68
LOGINOVSKIJ O.V., KOZLOV A.S. Model of management of socio-economic system with double-loop
feedback .............................................................................................................................................................. 72
SMIRNOV Yu.S. Equivalent block diagrams of the discrete electro-mechatronic converters ........................... 81
SMIRNOV Yu.S., SOKOLOV A.V. Features of dynamics closed electro-mechatronic converters with elec-
tric step motors .................................................................................................................................................... 87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Вестник ЮУрГУ, № 3, 20124
При анализе результатов испытаний ракет
возникла необходимость в оценке радиолокацион-
ных характеристик мишени – «большого кора-
бельного щита пр. 436-бис» (БКЩ) на конечном
участке полета ракеты, а именно измерение эф-
фективной отражающей поверхности (ЭПР) и по-
лучение процесса флюктуации кажущегося центра
отражения (КЦО) в пределах продольной оси ми-
шени. Аналогичные измерения параметров мише-
ни были проведены более 30 лет назад в воинской
части, эксплуатирующей данную мишень, но в
настоящее время воинская часть этими результа-
тами не располагает.1
Проведение дополнительных облетов мишени
самолетом-лабораторией является весьма дорого-
стоящим мероприятием. Поэтому для оценки ра-
диолокационных характеристик мишени целесо-
образнее провести моделирование отражения ра-
диоволн от мишени в сантиметровом диапазоне
длин волн.
Оценка радиолокационных характеристик ми-
шени приведена в научно-техническом отчете [1].
Зонов Михаил Владимирович – инженер-конст-
руктор ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург;
mzone2009@yandex.ru
Но в данном отчете результаты моделирования
приведены только для участков полета ракеты в
несколько десятков длин волн, чего явно недоста-
точно для решения поставленной задачи. Получе-
ние результатов работы этой модели для всего ко-
нечного участка полета ракеты затруднительно,
так как отчет не содержит подробного описания
модели, а также не приведена и сама модель.2
В связи с этим предложена простая и удобная
(в плане вычислительных затрат) модель переме-
щения КЦО мишени, которая в отличие от указан-
ного моделирования [1] не учитывает сферичности
фронта отраженной волны в ближней зоне наблю-
дения мишени.
Корректность предложенной модели под-
тверждена путем сравнения результатов расчета и
результатов натурной работы с реальной ракетой
по БКЩ. Сравнение результатов расчета и натур-
ной работы выполнено по имеющимся в телемет-
рической информации параметрам ωа и βа – угло-
вой скорости и угловому положению по азимуту
строительной оси антенны радиолокационной сис-
Zonov Mihail Vladimirovich – design engineer of OSC
“EDB “Novator”, Yekaterinburg; mzone2009@yandex.ru
УДК 623.466.55
ОЦЕНКА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИШЕНИ –
«БОЛЬШОЙ КОРАБЕЛЬНЫЙ ЩИТ»
М.В. Зонов
EVALUATION OF RADAR CHARACTERISTICS OF TARGET –
“GREAT SHIP SHIELD”
M.V. Zonov
Предложена модель перемещения кажущегося центра отражения многоточечного
надводного объекта на примере мишени – «большой корабельный щит пр. 436-бис».
Результатом работы модели является процесс изменения мощности отраженного от
мишени сигнала во времени и процесс флюктуации кажущегося центра отражения в
пределах продольной оси мишени. Справедливость модели подтверждена путем срав-
нения результатов работы модели и результатов натурной работы с ракетой по этой
мишени (участок прямого подлета ракеты к мишени с 7 км). Для обеспечения коррект-
ного сопоставления результатов модели и натурной работы модель отражения дополне-
на упрощенной моделью угловой автоматики радиолокационной системы ракеты.
Ключевые слова: радиолокация, характеристики мишени.
The paper presents a model of the apparent movement of the center of reflection of the
multi-point surface of the on-water object as an example of the target – the «great ship
shield». The result of the modeling is the process of changing of the power reflected from the
target signal in time and process fluctuation of the apparent center of reflection within the
longitudinal axis of the target. The validity of the model is confirmed by comparing the results
of the model and results of field work with a missile on the target.
Keywords: radar, characteristics of target.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Оценка радиолокационных характеристик мишени –
«большой корабельный щит»
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 5
темы наведения (РСН) ракеты. Для преобразова-
ния расчетного положения КЦО мишени в ωа и βа
использована упрощенная модель системы угло-
вой автоматики (СУА) РСН.
Согласно данным в [2] мишень БКЩ пред-
ставляет собой надводную плавающую платформу
с расположенными на ней в особом порядке
11 отражающими элементами – уголковыми отра-
жателями (УО) с разными высотами расположения
и разными значениями ЭПР.
Как сказано в [3], такой многоточечный объ-
ект формирует суммарный кажущийся центр от-
ражения. По мере подлета к мишени изменяется
характер ее отражающей способности – ЭПР и
смещается положение КЦО. Временные флюктуа-
ции угла прихода отраженного от БКЩ сигнала
называют угловым шумом или угловым мерцани-
ем объекта. Это явление приводит к угловой ошиб-
ке при сопровождении радиолокационной систе-
мой наведения ракеты.
Исходными данными для расчета являются
телеметрические параметры, полученные с натур-
ной работы ракетой по мишени БКЩ: координаты
ракеты – Хр, Zp, Yp, проекции скорости ракеты на
оси х и z – Vx, Vz и координаты цели – Хц, Zц. РСН
ракеты работает в многочастотном режиме авто-
сопровождения (цикличный перебор из k частот
(массив длин волн λ[k]) с фиксированным шагом)
при обработке s подпачек из n импульсов. Темп
считывания исходных данных и шаг расчета соот-
ветствуют периоду повторения импульсов в РСН.
Также в качестве исходных данных использо-
ваны координаты расположения УО на мишени
(массивы трехмерных координат X[i], Y[i], Z[i]) и
ЭПР каждого из УО (массив σ[i]), где i = 0…11.
На рис. 1 показана структурная схема про-
граммы расчета углового положения, скорости
перемещения и ЭПР КЦО мишени.
Принимается, что БКЩ расположен перпен-
дикулярно к направлению подлета ракеты, вслед-
ствие чего ось ХБКЩ сонаправлена с осью Zр (рис. 2).
βа[j]
βа[j]
ωа[j]
Модуль
ДНА РСН
Модель
БКЩ
_____
ХКЦО
Модель
системы
управления ПКР
по курсу
Модель
СУА по азимуту
ωа[j]
ψр
Исх. данные:
Хр, Zp, Yp, Vx, Vz,
Хц, Zц, λ[k]
Модуль
расчета
углового
положения УО
Исх. данные:
Х[i], Y[i], Z[i],
σ[i]
σКЦО
Рис. 1. Структурная схема программы расчета характеристик БКЩ
ПКР
Хр
ZБКЩ
ХБКЩ
УО1 УО2
УОi (X[i], Z[i])Δd
D12
d1
d2
θ
КЦО Хц, Zц
О
Zр
D ψ
Рис. 2. Ситуационная модель для расчета углового положения КЦО мишени
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. М.В. Зонов
Вестник ЮУрГУ, № 3, 20126
Координаты центра БКЩ совмещены с координа-
тами цели Хц, Zц.
Исходные данные X[i], Y[i], Z[i] поступают в
модуль, выполняющий расчет углового положения
уголкового отражателя БКЩ. Угловое положение
i-го УО может быть определено как
УО
[ ]
[ ] tan ,
X i
i a
D
ψ = −
(1)
где X[i] – координата i-го уголкового отражателя
по продольной оси БКЩ; D – текущая дальность
от ракеты до центра БКЩ (Хц, Zц).
Модуль ДНА РСН содержит аппроксими-
рующую функцию вида
а
sin( )
( ) ,
v
u
u
ψ
θ ψ = ψ
(2)
где u = 20, v = 2 – параметры аппроксимации ДНА;
ψ (в рад, см. рис. 2) является аргументом функции
диаграммы направленности антенны, соответст-
вующим угловому положению i-го уголкового
отражателя БКЩ из (1) и текущему угловому по-
ложению строительной оси антенны βа[j] для j-й
подпачки (j = 1…s), и может быть определен как
УО а[ ] [ ].i jψ = ψ −β
В соответствии с (2) ширина ДНА по уровню
половинной мощности составляет 8°.
С помощью функции, аппроксимирующей
диаграмму направленности антенны РСН, в моду-
ле ДНА РСН производится корректировка значе-
ния ЭПР каждого уголкового отражателя БКЩ.
Корректировка ЭПР i-го уголкового отража-
теля (σ[i]) осуществляется следующим образом:
σ[i]*
= σ[i] θа(ψ). (3)
Расчет [3–5] углового положения кажущегося
центра отражения БКЩ (ХКЦО, YКЦО, ZКЦО) осуще-
ствляется для текущего положения ракеты при
излучении РСН одного импульса с длиной волны
λ[k] (k – номер рабочей частоты РСН) путем нахо-
ждения углового положения КЦО, образованного
первыми двумя отражателями (см. рис. 2, УО1 и
УО2), а затем последовательного нахождения уг-
лового положения КЦО, образованного следую-
щим уголковым отражателем (УОi) и кажущимся
центром отражения, определенным ранее. Процесс
продолжается до достижения последнего УО11.
Соотношения для расчета КЦО для БКЩ в
соответствии с ситуационной моделью (см. рис. 2)
приведены ниже:
1) дальность от ракеты до первого уголкового
отражателя (УО1)
( ) ( ) ( )
2 2 2
1 ц р р ц р[1] [1] [1] ;d X Z X Y Y Z X Z= − − + − + + −
2) дальность от ракеты до второго уголкового
отражателя (УО2)
( ) ( ) ( )
2 2 2
2 ц р р ц р[2] [2] [2] ;d X Z X Y Y Z X Z= − − + − + + −
3) разность дальностей от ПКР до первых
двух отражателей
Δd = d2 – d1;
4) набег фазы сигнала РСН (в рад) на интер-
вале Δd
4
[ ]
d
k
πΔ
ϕ =
λ
;
5) коэффициент m отношения откорректиро-
ванных по (3) ЭПР УО1 и УО2
*
*
[1]
[2]
m
σ
=
σ
;
6) суммарная ЭПР УО1 и УО2 (ЭПР кажуще-
гося центра отражения от УО1 и УО2)
* * * *
КЦО [1] [2] 2 [1] [2] cosσ = σ + σ + σ σ ϕ ;
7) расстояние между УО1 и УО2
( ) ( ) ( )2 2 2
12 [1] [2] [1] [2] [1] [2] ;D X X Y Y Z Z= − + − + −
8) угол θ (в рад)
12
arcsin
d
D
Δ
θ =
;
9) величина смещения КЦО («центр тяжести»)
12
2 2
2(cos sin )
D a
L
c b c
Δ = −
+
,
где коэффициенты a, b, c определяются следую-
щим образом:
1
cos
1
m
a
m
−
= θ
+
,
2
1
1
m
b
m
−
= +
,
2
k
d
c
πΔ
=
λ
;
10) координаты КЦО (ХКЦО 12), образованного
УО1 и УО2,
1 2 1 2
КЦО12
122
X X X X
X L
D
+ −
= + Δ .
После обработки последнего излученного
РСН импульса j-й подпачки производится вычисле-
ние усредненного КЦОX за подпачку по формуле
64
КЦО
1
КЦО
64
n
X
X =
=
,
где ХКЦО – положение кажущегося центра отраже-
ния БКЩ для n-го излученного импульса РСН.
Модель системы угловой автоматики РСН вы-
числяет угловое положение антенны РСН в азиму-
тальной плоскости, соответствующее отработанному
усредненному за подпачку положению КЦО ( КЦОX ).
На рис. 3 приведена упрощенная структурная
схема модели СУА РСН по азимуту.
Моделирование звеньев произведено путем
численного интегрирования с шагом (Δt), равным
периоду повторения импульсов РСН, умноженно-
му на число импульсов в подпачке. Коэффициент
усиления k = 6, постоянная времени Т = 0,5 с.
Угол линии визирования (ϕЛВ) вычисляется по
формуле
КЦО
sinЛВ
Х
a
D
ϕ = −
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Оценка радиолокационных характеристик мишени –
«большой корабельный щит»
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 7
Переменной D в данном случае обозначена
дальность от ракеты до КЦО БКЩ:
( ) ( ) ( )
2 2 2
ц КЦО р КЦО р ц КЦО р .D X Z X Y Y Z X Z= − − + − + + −
Угловая скорость антенны РСН ωа для j-й
подпачки (ωа[j]) вычислена как
ЛВ а
а а а
[ 1]
[ ] [ 1] [ 1]
k k j
j j t j
T
ϕ − β −
ω = ω − + Δ − ω −
.
ϕЛВ
Δϕ ωа
ωа
pT
k
+1p
1
ϕа
βа
Рис. 3. Структурная схема модели СУА по азимуту
-2,4
-2
-1,6
-1,2
-0,8
-0,4
0
0,4
0,8
1,2
250750125017502250275032503750425047505250575062506750
Дальность, м
град/с
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
250750125017502250275032503750425047505250575062506750
Дальность, м
градусы
Рис. 4. Изменение углового положения и угловой скорости перемещения КЦО
в зависимости от дальности ракета-БКЩ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. М.В. Зонов
Вестник ЮУрГУ, № 3, 20128
Угловое положение антенны РСН по азимуту
βа (βа[j]) определяется следующим образом:
а а а[ ] [ 1] [ ]j j t jβ = β − + Δ ω .
При расчете βа[j] и ωа[j] для первой подпачки
(j = 1) принимается ωа[j–1] = βа[j–1] = 0, т. е. в нача-
ле расчета строительная ось антенны РСН направ-
лена на центр БКЩ (нулевые начальные условия).
Результаты работы программы расчета угло-
вого положения, скорости перемещения КЦО и
ЭПР БКЩ приведены на рис. 4, 5. На рис. 4 пока-
зано изменение углового положения и изменение
угловой скорости перемещения КЦО в азимуталь-
ной плоскости в зависимости от дальности ракета-
БКЩ (расчетные ωа[j] и βа[j] обозначены как
ωа_Расч и βа_Расч). На этом же рисунке для сравнения
и подтверждения результатов расчета приведены
эти же параметры ωа и βа, взятые из телеметриче-
ской информации (ωа_НР и βа_НР) с натурной работы
ракеты (прямолинейный подлет ракеты перпенди-
кулярно продольной оси БКЩ на конечном участ-
ке траектории).
На рис. 5 приведена зависимость расчетной
ЭПР кажущегося центра отражения БКЩ в зави-
симости от дальности от ракеты до БКЩ.
На рис. 6 приведена зависимость смещения
КЦО вдоль продольной оси БКЩ ( КЦОX ) от даль-
ности от ракеты до БКЩ.
Выводы
Проведена оценка характеристик для мишени
типа БКЩ пр. 436-бис при прямом подлете ракеты
с дальности 7 км, перпендикулярно продольной
оси мишени. Амплитуда флюктуаций КЦО вдоль
продольной оси БКЩ в среднем составила ±15 м
относительно центра БКЩ. Среднее значение ЭПР
ЭПР БКЩ, кв.м
0
2500
5000
7500
10000
12500
15000
17500
20000
22500
250750125017502250275032503750425047505250575062506750
Дальность, м
Рис. 5. Зависимость расчетной ЭПР кажущегося центра отражения БКЩ
от дальности ракета-БКЩ
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
250750125017502250275032503750425047505250575062506750
Дальность, м
м
Рис. 6. Зависимость смещения КЦО вдоль продольной оси БКЩ ( КЦОX )
от дальности ракета-БКЩ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Оценка радиолокационных характеристик мишени –
«большой корабельный щит»
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 9
БКЩ составило порядка 15 000 м2
. Сравнение
графиков на рис. 4 указывает на схожесть полу-
ченных результатов и результатов натурной рабо-
ты. Например, значение дисперсии для ωа_Расч со-
ставило 0,14 (°/с)2
, для ωа_НР – 0,16 (°/с)2
. Матема-
тическое ожидание для ωа_Расч составило –0,05 °/с,
для ωа_НР составило –0,08 °/с.
Разница в значениях дисперсии и математиче-
ских ожиданиях связана с неточностью принятых
моделей, возможным несовпадением фаз сигналов
в реальной РСН с расчетным набегом фазы в мо-
дели БКЩ и отсутствием учета отражений от мор-
ской поверхности. Также дополнительный вклад в
разницу математических ожиданий вносит имею-
щаяся статическая ошибка СУА реальной РСН.
В целом принятая модель позволяет достаточно
достоверно оценить радиолокационные характери-
стики БКЩ.
Намечен путь по улучшению разработанной
программы расчета ЭПР, углового положения и
скорости перемещения КЦО мишени, заключаю-
щийся в разработке модели системы управления
ракеты по курсу (на рис. 1 – блок, обозначенный
пунктирной линией). Это позволит выбирать раз-
личные пути подлета ракеты к БКЩ, а также кор-
ректировать курс полета ракеты в зависимости от
изменения ωа, выдаваемого РСН в бортовую аппа-
ратуру ракеты.
Литература
1. Оценка радиолокационных характеристик
БКЩ: науч.-техн. отчет. 1–4 этапы НИР /
УГТУ–УПИ. Екатеринбург, 2006–2007. Техн. ар-
хив ОКБ «Новатор», ТДК № 42947, 43123, 43300,
43391.
2. Инструкция по оборудованию и использо-
ванию мишеней при стрельбе ракетами с радио-
локационными или тепловыми устройствами
самонаведения. – М.: Воениздат МО СССР, 1965.
3. Тверской, Г.Н. Имитаторы эхо-сигналов
судовых радиолокационных станций / Г.Н. Твер-
ской, Г.К. Терентьев, И.П. Харченко. – Л.: Судо-
строение, 1973. – 224 с.
4. Корн, Г. Справочник по математике /
Г. Корн, Т. Корн. – М.: Наука, 1974. – 832 с.
5. Моделирование в радиолокации / А.И. Лео-
нов, В.Н. Васенев, Ю.И. Гайдуков и др.; под ред.
А.И. Леонова. – М.: Сов. радио, 1979. – 264 с.
Поступила в редакцию 12 октября 2010 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Вестник ЮУрГУ, № 3, 201210
В статье рассматриваются основные особен-
ности расчета и проектирования мощных им-
пульсных СВЧ-автогенераторов (СВЧ-АГ) и пере-
дающих устройств на биполярных транзисторах.
При разработке полупроводниковых передающих
устройств, учитывая невысокий коэффициент уси-
ления по мощности транзисторов в СВЧ-диапазоне
(3–6 дБ), приходится использовать значительное
количество усилительных каскадов, что сущест-
венно усложняет конструкцию и снижает надеж-
ность работы передатчика в условиях эксплуата-
ции [1, 2]. Поэтому весьма важно располагать мощ-
ным задающим автогенератором, обеспечивающим
требования по стабильности частоты, фазовой ха-
рактеристики, длительности переднего и заднего
фронта радиоимпульсов, уровня внеполосных из-
лучений и т. д. Для расчета СВЧ-автогенератора
вводится обобщенная регенеративная характери-
стика (ОРХ), позволяющая оценить режим запуска
автогенератора для различных значений коэффи-
циента обратной связи, проводимости нагрузки и
оптимизировать режим его работы.1
Режимы запуска и параметры переходного про-
цесса установления автоколебаний в импульсных
СВЧ-автогенераторах в значительной степени опре-
деляют их выходные параметры для различных при-
Иванов Вячеслав Элизбарович – д-р техн. наук, про-
фессор, заведующий кафедрой ТТС радиотехнического
института – РТФ, УрФУ им. первого Президента России
Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург; kudinoffs@mail.ru
Кудинов Сергей Иванович – канд. техн. наук, доцент
кафедры ТТС радиотехнического института – РТФ,
УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина,
г. Екатеринбург; kudinoffs@mail.ru
менений таких, как классические и фазируемые ге-
нераторы радиоимпульсов, сверхрегенеративные
приемопередатчики и т. д. На рис. 1 изображена за-
висимость затухания контура СВЧ-автогенератора
для наиболее характерных режимов установления
амплитуды автоколебаний: мягкий характер уста-
новления колебаний, при котором обеспечивается
самовозбуждение автогенератора и возможность
непрерывного управления амплитудой автоколеба-
ний реализуется зависимостью с пусковым отрица-
тельным затуханием δп1; режим возбуждения автоко-
лебаний с положительным пусковым затуханием δп2
и жестким характером установления автоколебаний
возможен за счет внешнего сигнала либо за счет
ударных колебаний с амплитудой, превышающей
Авн; зависимость с пусковым отрицательным затуха-
нием δп3 обеспечивает самовозбуждение и жесткий
характер установления автоколебаний.2
Для анализа различных режимов работы СВЧ-
автогенератора могут быть использованы мало-
сигнальная (МРХ) и динамическая (ДРХ) регене-
ративные характеристики [3]. В статье обсуждает-
ся построение ОРХ, позволяющей более эффек-
тивно определить важнейшие свойства автогене-
ратора, поскольку МРХ и ДРХ являются частными
случаями ОРХ [4].
Ivanov Vyacheslav Elizbarovich – PhD, professor, head of
the TTS department – RTF, UrFU of the first President of
Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg; kudinoffs@mail.ru
Kudinov Sergey Ivanovich – PhD, assistant professor of
the TTS department – RTF, UrFU of the first President of
Russia B.N. Yeltsin, Yekaterinburg; kudinoffs@mail.ru
УДК 621.396
ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ
СВЧ-ПЕРЕДАТЧИКОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
В.Э. Иванов, С.И. Кудинов
DEVELOPMENT OF THE PULSED MICROWAVE TRANSMITTERS
BASED ON BIPOLAR TRANSISTORS
V.E. Ivanov, S.I. Kudinov
Приведены результаты компьютерного моделирования и экспериментальной
отработки мощного задающего СВЧ-автогенератора и усилителя импульсного передат-
чика радиолокационной станции на биполярных транзисторах.
Ключевые слова: разработка, СВЧ-передатчик, транзистор, моделирование.
The results of computer simulation and experimental testing of a powerful master oscil-
lator and a microwave amplifier pulsed radar transmitter using bipolar transistors are given.
Keywords: development, microwave transmitter, transistor, simulation.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11. Вопросы разработки мощных импульсных
СВЧ-передатчиков на биполярных транзисторах
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 11
ААст
δ(А)
0
δп3
δп2
δп1
Авн
Рис. 1. Зависимость затухания контура СВЧ-автогене-
ратора от амплитуды колебаний для разных режимов
запуска
Разработка ОРХ осуществляется на основе
известной упрощенной модели транзисторного
СВЧ-автогенератора, эквивалентная схема которо-
го содержит только основные нелинейные элемен-
ты [5]. Модель СВЧ-автогенератора представлена
в виде двухполюсника, состоящего из комплекс-
ных проводимостей транзистора TY и нагрузки LY ,
включающей элементы колебательного контура.
Уравнение автогенератора записывается в виде
системы уравнений:
Re Re 0T LY Y+ = , Im Im 0T LY Y+ = .
Первое уравнение определяет баланс ампли-
туд, второе – баланс фаз в контуре автогенератора.
Для решения системы уравнений выбрана модель
транзистора, основанная на использовании в рас-
четах его комплексной проводимости коэффици-
ента передачи тока эмиттера α в схеме с общей
базой. За основу расчета режимных параметров
транзистора принята усовершенствованная заряд-
ная модель с использованием аппроксимации за-
висимости граничной частоты ωb от мгновенных
значений тока и напряжения коллектора для опре-
деления коэффициента передачи тока α [4]:
( ) ( )
1
1
0 0
1
0
α α 1 ω 1 ωω
exp ( ωω ),
e e b
b
j C r jn
jm
−
−
×
−
×
= + +
−
где 0α – коэффициент передачи постоянного то-
ка эмиттера в схеме с общей базой; ωb – гранич-
ная частота транзистора; eC – барьерная емкость;
er – сопротивление эмиттера; 0 0,m n – коэффи-
циенты.
Основной целью расчета регенеративных ха-
рактеристик является определение параметров
СВЧ-автогенератора в течение всего процесса ус-
тановления колебаний от момента запуска до ус-
тановления стационарного режима. Для этого не-
обходимо располагать методикой расчета текущих
значений мнимой и действительной частей Im α и
Re α , а также и проводимости транзистора Im TY
и Re TY для заданной амплитуды постоянной и
переменной составляющих входного тока эмитте-
ра emI . На рис. 2 приведены результаты расчетов
Reα и Imα в зависимости от величины постоян-
ного тока транзистора.
Значение постоянного тока эмиттера, при кото-
ром выполняются условия самовозбуждения, назы-
вается граничным током СВЧ-автогенератора – bI .
Рабочий ток запуска, задаваемый внешними усло-
виями, при котором осуществляется запуск авто-
генератора, определяется как пусковой ток – SI .
Регенеративные свойства СВЧ-автогенератора при-
нято описывать с помощью безразмерного пара-
метра – фактора регенерации intΨ [3]:
int intImα 1keC
G
ω
Ψ = − ,
где 2 2
L k kG G C r = + ω – суммарная проводимость
потерь контура и нагрузки, keC – емкость коллек-
тора-эмиттера, kC – емкость коллектора, kr – со-
противление коллектора.
По сути, зависимость фактора регенерации от
постоянного тока эмиттера при малом значении
гармонической составляющей эмиттерного тока
является малосигнальной регенеративной характе-
а) б)
Рис. 2. Зависимость действительной Reα (а) и мнимой Imα (б) частей комплексного
коэффициента передачи тока транзистора от тока эмиттера транзистора
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12. В.Э. Иванов, С.И. Кудинов
Вестник ЮУрГУ, № 3, 201212
ристикой автогенератора. Поведение этой харак-
теристики показывает степень регенерации конту-
ра СВЧ-автогенератора во всем диапазоне рабочих
токов транзистора, позволяет определить мини-
мальные и максимальные значения тока запуска
автогенератора при различных значениях прово-
димости обратной связи и нагрузки.
При переходе в динамический режим работы,
связанный с увеличением амплитуды автоколеба-
ний, необходимо учитывать нелинейные свойства
параметров транзистора, их существенное измене-
ние в течение одного периода колебаний. Реальная
и мнимая составляющие интегральной проводимо-
сти транзистора могут быть соответственно запи-
саны в виде:
2 2
int int intRe ImT k k keY C r C= ω + ω α ;
( )int int intIm 1 ReT k keY C C= ω + ω − α .
В этом случае учитывается зависимость гра-
ничной частоты транзистора bω , емкости коллек-
тора транзистора intkC от мгновенного напряже-
ния на коллекторе, напряжения питания коллекто-
ра, интервала открывания базового перехода в те-
чение одного периода колебаний. Значения этих
усредненных параметров определяются путем ин-
тегрирования рассчитанных значений Imα и Reα
в пределах одного периода (при одной заданной
амплитуде гармонического тока emI ), учитываю-
щих их мгновенную зависимость от входного тока
inpi , напряжения keU и сдвига фаз αϕ :
( )int
21
Re Re , , ;
2 0
inp kei U d
π
α = α ϕ ϕ απ
int
21
Im Im ( , , ) .
2 0
inp kei U dα
π
α = α ϕ ϕ
π
Результаты моделирования изменения ком-
плексного коэффициента передачи тока транзи-
стора в динамическом режиме можно вывести в
виде зависимостей мнимой и действительной час-
тей intImα , intReα , модуля коэффициента int
α и
фактора регенерации intΨ от амплитуды перемен-
ной составляющей входного тока эмиттера emI .
Динамическая регенеративная характеристика
автогенератора позволяет определить характер
поведения и величину фактора регенерации от
амплитуды автоколебаний для заданного значения
пускового тока, но не дает целостной картины для
совокупности всех допустимых значений пуско-
вых токов. Возможность прогнозировать регенера-
тивные свойства транзисторов и выбирать пара-
метры оптимального режима работы автогенера-
тора с помощью обобщенной характеристики ко-
лебательной системы позволяет получить допол-
нительный инструмент для подбора коэффициента
обратной связи, проводимости нагрузки, пусковых
рабочих токов автогенератора с целью достижения
заданных технических характеристик в режимах
приема и передачи.
Поэтому требуется решить задачу построения
связанного множества графиков зависимостей
фактора регенерации для вектора заданных значе-
ний пускового тока, то есть сформировать графи-
ческую зависимость, где вдоль осей 0X и 0Y отло-
жены значения пускового тока sI и амплитуды
входного гармонического тока emI автогенерато-
ра, а по оси 0Z – значение рассчитанного фактора
регенерации. С этой целью был разработан алго-
ритм расчета множества единичных ДРХ автоге-
нератора. Результаты расчета ОРХ для автогенера-
тора на транзисторе 2Т986А представлены на рис. 3.
Графическое изображение ОРХ представляет со-
бой некоторую поверхность, позволяющую на-
глядно проследить поведение регенеративной ха-
рактеристики автогенератора в процессе развития
колебаний в зависимости от пускового тока. За-
пуск автогенератора осуществляется при условии
int 0Ψ ≥ , а установление стационарных колебаний
происходит при амплитудах, где выполняется ус-
ловие int 0Ψ = . Форма поверхности зависит от
проводимости обратной связи и нагрузки автоге-
нератора. Анализ поверхности дает возможность
определить зоны устойчивой работы автогенера-
тора. В области, где поверхность intΨ оказывается
ниже плоскости нулевого уровня, существование
автоколебаний невозможно.
Рис. 3. Обобщенная регенеративная характеристика
мощного СВЧ-автогенератора на биполярном транзи-
сторе 2Т986А
Введение ОРХ позволяет усовершенствовать
процедуру расчета СВЧ-автогенератора и оптими-
зировать режим его работы: характеристика ото-
бражает зависимость фактора регенерации автоге-
нератора при всех допустимых сочетаниях пуско-
вых и гармонических токов при заданных пара-
метрах обратной связи и проводимости нагрузки
для конкретного типа активного элемента; для
выбранного типа транзистора и различных значе-
ний проводимости обратной связи и проводимости
нагрузки автогенератора путем соответствующих
расчетов ОРХ можно оценить характер установле-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13. Вопросы разработки мощных импульсных
СВЧ-передатчиков на биполярных транзисторах
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 13
ния автоколебаний для заданного режима работы
СВЧ-автогенератора, в частности, для классиче-
ского импульсного автогенератора необходимо
режим запуска выбирать с максимальным значе-
нием пускового затухания и пускового тока (см.
рис. 1, δп1). Наоборот, в фазируемых импульсных
автогенераторах и сверхрегенеративных приемо-
передатчиках режим запуска следует реализовать с
минимальным пусковым затуханием и минималь-
ным пусковым током (см. рис. 1, δп3).
В заключение необходимо отметить, что рас-
смотренный подход к исследованию СВЧ-АГ по-
зволяет проследить процесс возникновения и ус-
тановления автоколебаний в целом. Однако он не
учитывает в момент запуска СВЧ-АГ более слож-
ный механизм возникновения дополнительных
колебаний (ударных, флуктуационных и др.), ко-
торые определяют начальные условия и сущест-
венно влияют на характеристики переходного
процесса установления автоколебаний. Исследо-
вание этих движений в колебательной системе
возможно путем расчетов на основе дифференци-
ального уравнения СВЧ-АГ. В этом случае ис-
пользование регенеративной характеристики авто-
генератора позволяет быстрее и экономнее осуще-
ствить численные расчеты и получить зависимости
изменения амплитуды и фазы колебаний от уровня
начальных условий до стационарного режима во
временной области для различных режимов запус-
ка автогенератора. В совокупности эти сведения
позволяют, например, оптимизировать режимы
запуска СВЧ-АГ с целью минимизации переднего
фронта радиоимпульсов импульсных автогенера-
торов, повысить амплитудную и фазовую чувстви-
тельность к внешнему сигналу сверхрегенератив-
ных усилителей и сверхрегенеративных приемо-
передающих устройств [6].
На рис. 4 приведена принципиальная схема
передатчика радиолокационной станции, построен-
ного на отечественных транзисторах типа 2Т975А,
2Т 986А, 2Т994. Передатчик содержит задающий
СВЧ-АГ, построенный на транзисторе VT2 и мос-
товой усилитель, собранный на транзисторах VT3,
VT4, VT5.
В качестве узкополосного колебательного
контура в СВЧ-АГ используется высокодобротный
диэлектрический резонатор. Оптимальный режим
работы автогенератора обеспечивается согласую-
щими микрополосковыми реактивными элемента-
ми W1, W2, W3, W4.
Модулятор выполнен на биполярном транзи-
сторе VT1 типа 2Т930А, обеспечивающем комму-
тацию импульсного тока до 30А при длительности
фронтов не более 0,025 мкс. Конденсатор С2 обес-
печивает накопление заряда в промежутке между
импульсами током, протекающим через резистор
R3. Резистор R2 определяет величину тока запуска
транзистора СВЧ-АГ в течение генерации радио-
импульса. Диэлектрический резонатор включен в
цепи обратной связи СВЧ-АГ. Он обеспечивает
точность поддержания несущей частоты в рабо-
чих условиях эксплуатации не хуже ±0,4 МГц.
Диапазон перестройки несущей частоты в упро-
щенном конструктивном варианте реализован в
пределах ± 20 МГц. СВЧ-АГ обеспечивает на час-
тоте 1700 МГц выходную мощность не менее
200 Вт при длительности радиоимпульсов в пре-
делах 0,1–2,0 мкс и скважности не менее 100.
Выходной сигнал СВЧ-АГ через ферритовый вен-
тиль (циркулятор) поступает на вход усилителя
мощности. На транзисторе VT3 (2Т986А) реализо-
ван предварительный усилитель, обеспечивающий
необходимый запас усиления по мощности и уп-
рощающий настройку передатчика.
Оптимальный режим его работы определяется
микрополосковыми реактивными элементами W5,
W6, W7, W8. Выходной каскад построен по схеме
мостового усилителя на транзисторах VT3, VT4
(2Т986А, 2Т994). Микрополосковые реактивные
элементы W9, W10, W11 обеспечивают согласова-
ние входа усилителя с выходом каскада предвари-
тельного усиления. Микрополосковые реактивные
элементы W12, W13, W14, W15 обеспечивают со-
гласование выхода усилителя с нагрузкой. Для
повышения устойчивости работы усилителя око-
нечный каскад нагружен на ферритовый циркуля-
тор. В зависимости от используемых транзисторов
в оконечном каскаде (2Т986А, 2Т994) выходная
мощность соответственно составляет не менее
500–900 Вт. Технический КПД передатчика РЛС
составляет порядка 18–20 %. На рис. 5 приведены
экспериментальные зависимости выходной мощ-
α
Рис. 4. Принципиальная схема передающего устройства РЛС
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14. В.Э. Иванов, С.И. Кудинов
Вестник ЮУрГУ, № 3, 201214
ности автогенератора (СВЧ-АГ) и усилителя пере-
датчика (УМ) от импульсного тока коллектора
автогенератора при различных напряжениях пита-
ния передатчика. В целом приведенные характери-
стики демонстрируют достаточно высокий уро-
вень параметров сравнительно простого полупро-
водникового передатчика СВЧ-диапазона.
Литература
1. Аронов, В.Л. Синтез широкополосных СВЧ-
транзисторных каскадов, работающих в режиме
квазинасыщения / В.Л. Аронов, А.А. Евстигнеев //
Электронная техника. Сер. II. – 2005. – № 1–2.
2. Аронов, В.Л. Передающие блоки модули
L- и S-диапазонов для радиолокации / В.Л. Аронов,
А.С. Евстигнеев // Электронная промышленность.
Сер. II. – 2003. – С. 42–48.
3. Иванов, В.Э. Исследование регенеративной
характеристики транзисторного СВЧ-автогене-
ратора / В.Э. Иванов // Радиотехнические систе-
мы локации пространственно-распределенных
объектов. – Свердловск, 1981. – Вып. 4. – С. 93–99.
4. Кудинов, С.И. Исследование обобщенной
регенеративной характеристики транзисторно-
го СВЧ-автогенератора / С.И. Кудинов, В.Э. Ива-
нов // «СВЯЗЬПРОМ 2006»: тр. междунар. науч.-
практ. конф. на III Евро-Азиатском форуме
«СВЯЗЬПРОМЭКСПО 2006» (Екатеринбург, 3–5 мая
2006). – Екатеринбург: ЗАО «Компания Реал-
Медиа», 2006. – С. 106–108.
5. Аронов, В.Л. Нелинейная модель генератор-
ного СВЧ-транзистрора / В.Л. Аронов, Ю.Н. Са-
вельев, И.П. Милютина // Электронная промыш-
ленность. – 1975. – № 10 (46) – С. 12–17.
6. Иванов, В.Э. Радиозондирование атмосфе-
ры. Технические и метрологические аспекты раз-
работки и применения радиозондовых измери-
тельных средств / В.Э. Иванов, М.Б. Фридзон,
С.П. Ессяк; под ред. В.Э. Иванова. – Екатерин-
бург: УрО РАН, 2004. – 596 c.
Поступила в редакцию 12 октября 2010 г.
Рвых и, Вт
600
500
400
300
200
100
Uк=48В
Uк=48В
Uк=40В
Uк=40В
0 5 10 15 25 30 Iи, А
СВЧ-АГ
УМ
Рис. 5. Зависимость импульсной выходной мощности СВЧ-АГ и усилителя мощности
от импульсного тока коллектора автогенератора при различных напряжениях питания
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 15
Два устройства, БКП и ПУ-800, представляют
собой систему, позволяющую получать информа-
цию о движении беспилотного объекта, его пара-
метрах и свойствах, содержащуюся в «большой
цифре». Эта информация даёт возможность на-
блюдать в реальном времени за поведением объек-
та на каждом этапе его работы и оценивать его
действия. Система разработана коллективом авто-
ров ОАО «ОКБ «Новатор».1
В рассматриваемой приёмопередающей сис-
теме БКП является передающим блоком контроля
полёта. В результате конструктивной разработки
БКП представляет собой единый моноблок, интег-
рированный с антенной системой (рис. 1). При
разработке корпуса блока и выборе элементной
базы учитывались следующие требования:
- форма изделия, на которое устанавливается
устройство;
- компактность;
- устойчивость к перегрузкам, ударам и виб-
рации;
Безукладников Евгений Владимирович – инженер-
конструктор ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург;
main@okb-novator.ru
Разумов Артем Николаевич – техник-конструктор ОАО
«ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург; main@okb-novator.ru
Ганиев Руслан Салихьянович – инженер-конструктор
ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург; main@okb-
novator.ru
Горев Александр Викторович – инженер-конструктор
ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург; main@okb-
novator.ru
- надёжность работы в допустимом диапазоне
климатических факторов.
Рис. 1. Внешний вид БКП
2
Упрощённая функциональная схема БКП
представлена на рис. 2.
От источника данных сигнал (электрические
характеристики соответствуют ГОСТ 18977–79)
поступает в микроконтроллер через преобразова-
тель интерфейса, который предназначен для согла-
сования физических уровней входного сигнала и
микроконтроллера. Здесь к каждому пакету ин-
формации добавляется заголовок и порядковый
Bezukladnikov Evgeny Vladimirovich – design engineer
of OSC “EDB “Novator”, Yekaterinburg; main@okb-
novator.ru
Razumov Artem Nikolaevich – technical engineer of OSC
“EDB “Novator”, Yekaterinburg; main@okb-novator.ru
Ganiev Ruslan Salihjanovich – design engineer of OSC
“EDB “Novator”, Yekaterinburg; main@okb-novator.ru
Gorev Aleksandr Viktorovich – design engineer of OSC
“EDB “Novator”, Yekaterinburg; main@okb-novator.ru
УДК 621.396.61
МАЛОГАБАРИТНАЯ ПРИЁМОПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА
ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПОЛЁТА
БЕСПИЛОТНОГО ОБЪЕКТА БКП СОВМЕСТНО С ПУ-800
Е.В. Безукладников, А.Н. Разумов, Р.С. Ганиев, А.В. Горев
COMPACT TWO-WAY RADIO SYSTEM FOR REMOTE CONTROL
OF THE UNMANNED FLIGHT FACILITY OPF WITH PU-800
E.V. Bezukladnikov, A.N. Razumov, R.S. Ganiev, A.V. Gorev
Приведены описание и принцип работы малогабаритной приёмопередающей сис-
темы БКП совместно с ПУ-800 для дистанционного контроля полёта беспилотного
объекта. Система применяется для контроля полёта изделий ОАО «ОКБ «Новатор».
Ключевые слова: полетный контроль, беспилотный объект, приемопередающая система.
A description and working principle of compact two-way transmission system OPF with
PU-800 for remote control of unmanned flying object has been given. The system is used for
flight control products of OSC “EDB “Novator”.
Keywords: flight control, unmanned object, two-way radio system.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16. Е.В. Безукладников, А.Н. Разумов,
Р.С. Ганиев, А.В. Горев
Вестник ЮУрГУ, № 3, 201216
номер пакета. Полученные данные из микрокон-
троллера поступают в модулятор, где формируется
ЧМн-сигнал с подавленной несущей. Полученный
сигнал усиливается и передающей антенной излу-
чается в эфир.
Параметры радиосигнала следующие:
– частота несущей 869 МГц;
– девиация частоты 200 кГц;
– скорость данных 152,34 кБод.
Данные параметры позволяют не только
обеспечить передачу всей полноты информации,
но и оставляют некоторый резерв во времени пе-
редачи для дальнейших разработок и внедрений.
Приёмным устройством системы является
ПУ-800. Оно состоит из приёмного (рис. 3) и ин-
терфейсного модулей и приёмной антенны (рис. 4).
Упрощённая функциональная схема ПУ-800
представлена на рис. 5.
Радиосигнал улавливается приёмной антен-
ной и поступает на демодулятор, который включа-
От источника
данных
Преобразователь
интерфейса
Микроконтроллер Модулятор УВЧ
К передающей
антенне
Рис. 2. Упрощённая функциональная схема БКП
Рис. 3. Внешний вид приёмного модуля ПУ-800 Рис. 4. Внешний вид приёмной антенны
Рис. 5. Упрощённая функциональная схема ПУ-800
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17. Малогабаритная приёмопередающая система для дистанционного
контроля полёта беспилотного объекта БКП совместно с ПУ-800
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 17
ет в себя также функции селектора сигнала. Далее
полученная информация передаётся в микрокон-
троллер, откуда через преобразователь интерфейса
на USB-порт компьютера.
Для обработки принятых данных было разра-
ботано специализированное программное обеспе-
чение, которое позволяет наблюдать за несколь-
кими необходимыми параметрами в реальном
времени работы БКП. Рабочее окно программы
показано на рис. 6.
Поступила в редакцию 12 октября 2010 г.
Рис. 6. Окно программы вывода информации от ПУ-800 на экран ПК
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18. Вестник ЮУрГУ, № 3, 201218
В процессе проведения испытаний комплек-
сов ракетного вооружения ВМФ РФ основную
роль по получению информации о работе систем
ракет, параметрах боевых блоков, измерения тра-
ектории движения ракеты в полете выполняет по-
лигонно-измерительный комплекс (ПИК).1
Измерительный комплекс Государственного
центрального морского полигона (ГЦМП) МО РФ
включает в себя следующие основные технические
средства:
– приём и регистрация телеметрической ин-
формации;
– измерение параметров траектории движения
объекта;
– сбор и передача измерительной информации;
– обработка телеметрической и траекторной
информации;
– системы единого времени (СЕВ);
– управление и связь.
Измерительные пункты комплекса размещены
вдоль трассы полёта летательного аппарата. Ос-
новным оснащением измерительных пунктов яв-
ляются антенно-приёмные комплексы типа «Изум-
руд», «Жемчуг», Б-529 и приемно-регистрирую-
щие станции типа ПРА, ПРА-МК и НТК-2. Для
осуществления временной синхронизации на из-
мерительных пунктах развернуты комплекты ап-
паратуры системы единого времени (СЕВ) типа
«Секунда» и АЧВС.
Журавлёв Роман Анатольевич – начальник управле-
ния измерений Государственного центрального морско-
го полигона, Войсковая часть 09703, г. Северодвинск;
main@okb-novator.ru
С принятием на вооружение новых образцов
ракетной техники на измерительных пунктах по-
лигона в настоящее время ведутся работы по мо-
дернизации технических средств. В течение 2010–
2011 годов планируется оснастить измерительные
пункты полигона станциями приёма и регистрации
телеметрической информации МПРС 14Б325, ко-
торые будут способны производить прием и реги-
страцию телеметрической информации всех суще-
ствующих в стране типов радиотелеметрических
систем в метровом и дециметровом диапазоне час-
тот. Происходит постепенная замена выслужив-
ших свой срок антенно-фидерных устройств на
современные устройства АП-16, АП-4 с улучшен-
ными массогабаритными и техническими характе-
ристиками. Для обеспечения временной синхрони-
зации на измерительные пункты поступает совре-
менная аппаратура СЕВ 14Б763,2
выполненная в
рамках ОКР «Вешняк». Начаты работы по переос-
нащению измерительных пунктов полигона со-
временными образцами антенно-приемных ком-
плексов. В задания по разработке антенных систем
заложены требования по созданию антенных ком-
плексов, оснащенных системами автосопровожде-
ния, способных работать в более широких диапа-
зонах частот, выполненных на новой элементной
базе, что в конечном итоге позволит получить на
вооружение антенные комплексы, отвечающие
требованиям времени.
Zhuravlev Roman Anatolievich – chief of the measurements
department of State central naval training ground, Military
division 09703, Severodvinsk; main@okb-novator.ru
УДК 623.5
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПОЛИГОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ГЦМП МО РФ
Р.А. Журавлёв
STATE AND PROSPECTS OF TRAINING-MEASURING GROUND
OF THE DEFENSE MINISTRY SCNTG
R.A. Zhuravlev
Рассмотрен состав средств измерений полигонно-измерительного комплекса поли-
гона, проведён анализ решаемых задач и технического состояния, указаны основные
проблемы и направления дальнейшего развития экспериментально-испытательной базы.
Ключевые слова: полигон, измерительный комплекс, испытательная база.
The composition of measuring instruments and measuring complex of the training
ground is reviewed, an analysis of the task and condition and the main problems and directions
of further development of experimental test facilities are discussed.
Keywords: training ground, measuring complex, test base.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19. Состояние и перспективы развития
полигонно-измерительного комплекса ГЦМП МО РФ
Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 19
Большим шагом вперед является создание на
базе полигона интегрированной автоматизирован-
ной системы (ИАС) «Палтус», которая структурно
является системой территориальной распределен-
ной вычислительной сети сбора, совместной обра-
ботки и анализа радиотелеметрической и траек-
торной информации. Основная задача автоматизи-
рованной информационной системы «Палтус» за-
ключается в том, чтобы снизить трудоемкость и
повысить экономическую эффективность прово-
димых на полигонах испытаний и обеспечить дос-
товерность оценки тактико-технических характе-
ристик испытываемых образцов.
Автоматизированная информационная систе-
ма имеет сложную структуру, в состав которой
входят десятки компьютеров, серверы, коммуни-
кационное и сетевое оборудование, периферийные
устройства. Самый ближний пункт находится от
центра сбора и обработки информации (ЦСОИ) на
расстоянии 1 км, а самый отдаленный – 1000 км.
С удаленных пунктов измерительная информация
по наземным и спутниковым каналам связи посту-
пает в ЦСОИ, где она по определенным правилам
интегрируется, фильтруется, преобразовывается и
подвергается специалистами анализу. Полученные
результаты документируются на физических носи-
телях. Источники информации для системы могут
быть любыми. Заложенные оригинальные техни-
ческие решения при проектировании системы при
использовании низкоскоростных, широкополос-
ных, проводных и спутниковых, аналоговых и
цифровых каналов связи, развитая архитектура
вычислительной сети, широкое использование
современного коммуникационного оборудования,
применение адаптеров и программно-математичес-
кого обеспечения Российского производства по-
зволяют придать автоматизированной системе
свойства относительной независимости и гибко-
сти. При изменении типов источников информа-
ции базовая структура системы остается неизмен-
ной в зависимости от решаемых задач, при кото-
рых удаляются или добавляются отдельные ком-
поненты системы и заменяется алгоритм обработ-
ки информации в ЦСОИ.
Внедрённая на полигоне ИАС «ПАЛТУС» по-
зволяет автоматизировать мероприятия ПИК, про-
водимые в ходе подготовки и проведения лётных
испытаний, и значительно повысить оперативность,
качество, достоверность управления на всех этапах.
Технические и программные средства ИАС
позволяют регистрировать, передавать по сущест-
вующим каналам связи в «реальном режиме вре-
мени», оперативно получать результаты испыта-
ний, производить автоматизированную обработку
измерений любых радиотелеметрических и внеш-
нетраекторных систем, что способствует проведе-
нию качественных летных испытаний комплексов
ракетного вооружения ВМФ.
При проведении испытаний ракет в акватории
морей возникают проблемы с получением полного
объёма телеметрической или иной информации на
траектории полета ракеты. Причиной может слу-
жить малая высота полета ракеты, удаленность
точки старта от трассовых измерительных пунктов
полигонно-измерительного комплекса полигона и
большая протяженность трасс полета ракеты в
необорудованных районах.
Возможным решением, позволяющим полу-
чить полный объём измерительной информации,
является привлечение авиационных измеритель-
ных пунктов, созданных на базе самолетов типа
ИЛ-76, ИЛ-20РТ или вертолета типа МИ-8 (рис. 1),
что в настоящее время и реализуется.
Рис. 1
Основными техническими средствами приема
и регистрации измерительной информации явля-
ются малогабаритные приемно-регистрирующие
станции типа МПРС или МТС-Н. В качестве ан-
тенн используются штатные антенны самолета, а
на вертолётах антенны, устанавливаемые непо-
средственно перед вылетом. Для передачи команд
управления на ракету на борту самолёта и верто-
лёта устанавливается малогабаритная система пе-
редачи команд управления (МСПКУ) (рис. 2).
Рис. 2
Эксплуатация технических средств осуществ-
ляется совместными расчетами, состоящими из
специалистов полигона и предприятия-разработ-
чика ракетного комплекса.
В настоящее время ведутся работы по переос-
нащению самолетов ИЛ-20РТ новыми приемно-
регистрирующими станциями МПРС 14Б325 вза-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20. Р.А. Журавлёв
Вестник ЮУрГУ, № 3, 201220
мен устаревшей аппаратуры типа ПРА-МК и МА-
9МКС, что позволит в свою очередь повысить эф-
фективность при проведении испытаний ракетных
комплексов.
При проведении испытаний ракетных ком-
плексов для оценки ряда характеристик и опреде-
ления показателей точности ракет выполняются
стрельбы по мишенным позициям морским и бое-
вых полей.
На боевом поле в качестве мишени использу-
ется мобильная мишенная позиция (ММП), нежи-
лые дома или брошенные технические объекты
(рис. 3).
Полигонно-измерительный комплекс ГЦМП
МО РФ решает задачи по проведению испытаний
комплексов ракетного вооружения ВМФ РФ и
способствует повышению обороноспособности
Российской Федерации.
Поступила в редакцию 12 октября 2010 г.
Рис. 3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 15 21
В процессе машиностроительного проектиро-
вания в ОКБ «Новатор» возникают задачи, реше-
ние которых требует проведения значительного
объёма вычислений. Например, задачи из таких
областей, как термодинамика, механика сплошных
сред, газодинамика, гидродинамика, оптимизация
управления, имитационное моделирование систем,
обработка сигналов, для решения которых исполь-
зуется как стандартное программное обеспечение,
так и специализированное программное обеспече-
ние собственной разработки. Ввиду ограниченно-
сти доступных вычислительных ресурсов компью-
теров общего назначения (персональных ЭВМ) и
относительной малодоступности специализиро-
ванных вычислительных систем1
(большие ЭВМ,
Розенбаум Александр Евгеньевич – ведущий инже-
нер-программист ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатерин-
бург; main@okb-novator.ru
Глазков Андрей Валерьевич – инженер-программист
ОАО «ОКБ «Новатор», г. Екатеринбург; main@okb-
novator.ru
суперЭВМ), зачастую приходится жертвовать точ-
ностью при поиске допустимых решений (сокра-
щать глубину и ширину области поиска решения,
уменьшать количество итераций, пользоваться
упрощёнными моделями и приближёнными функ-
циями и т. д.).2
На сегодняшний день развитие аппаратных
возможностей персональных ЭВМ и инструмен-
тальных средств разработки сделало возможным
разработку и эксплуатацию программ вычисли-
тельного характера с использованием массового
параллелизма в рамках одной персональной ЭВМ.
Основным стимулом для этого процесса послужил
практически достигнутый современной индустри-
ей технологический потолок для дальнейшего на-
Rosenbaum Aleksandr Evgenievich – leading software
engineer of OSC «EDB «Novator», Yekaterinburg;
main@okb-novator.ru
Glazkov Andrey Valerievich – software engineer of OSC
«EDB «Novator», Yekaterinburg; main@okb-novator.ru
УДК 681.3.06
СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
А.Е. Розенбаум, А.В. Глазков
MODERN FEATURES OF THE HIGH PERFORMANCE
COMPUTING ORGANIZATION USING A PERSONAL COMPUTERS
A.E. Rosenbaum, A.V. Glazkov
Рассматриваются современные возможности организации высокопроизводитель-
ных вычислений на базе ПЭВМ с применением стандартных аппаратных графических
ускорителей и соответствующих инструментальных программных средств с использо-
ванием сформировавшихся в данной области промышленных стандартов. Приводятся
экспериментальные результаты по достигаемой вычислительной производительности
на некоторых видах алгебраических задач и задач имитационного моделирования в
сравнении со стандартными реализациями на базе современных процессоров общего
назначения. Полученные результаты позволяют предположить достижимость прироста
вычислительной мощности до 1–2 порядков на определённых видах задач с использо-
ванием типовых аппаратных средств.
Ключевые слова: высокопроизводительные вычисления, графический ускоритель.
The article deals with the features of organizing of modern high performance computing
based on PCs with standard hardware graphics accelerators and related software tools using
mature industrial standards. Experimental results for computing performance on some types
of algebraic problems and problems of simulation in comparison with standard implementa-
tions based on modern general-purpose processors are achieved. These results suggest the ac-
cessibility of computing power increase up to 1–2 orders of magnitude for certain types of
problems with the use of standard hardware.
Keywords: high performance computing, graphics accelerator.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
