Точную аналитическую зависимость диапазона частот быстрого захвата радиосигнала от других параметров, которая позволяет улучшить точность и устойчивость работы радиолокационных, телекоммуникационных и навигационных систем, установили в составе международного научного коллектива ученые Санкт-Петербургского госуниверситета (СПбГУ), 21 июня сообщает пресс-служба вуза.

Для стабилизации частоты колебательных систем в радио- и телеустройствах применяются системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Сравнивая частоту и фазу выходного сигнала со ссылочным сигналом, ФАПЧ с помощью обратной связи автоматически корректируют его.

В мире постоянно ведется разработка различных новых модификаций систем фазовой автоподстройки частоты и создается база для создания математических моделей ФАПЧ. В России по этому направлению работают ученые под руководством профессора СПбГУ, руководителя ведущей научной школы РФ в области математики и механики члена-корреспондента РАН Николая Кузнецова.

Кузнецов пояснил, что одной из важнейших задач анализа фазовой автоподстройки частоты является определение параметров и допустимого диапазона отклонений частоты входного сигнала от собственной частоты подстраиваемого сигнала, для которых ФАПЧ обеспечивает подстройку.

Математики СПбГУ вывели формулу диапазона частот для оптимальной работы и решили проблему быстрой подстройки частоты ФАПЧ.

Руководитель исследования, завкафедрой прикладной кибернетики СПбГУ Николай Кузнецов рассказал о его результатах:

«В этой работе мы впервые представили точную аналитическую зависимость диапазона быстрого захвата без проскальзывания циклов от значений параметров основных компонент схемы. К таким компонентам относятся детектор фазовой ошибки, управляемый напряжением генератор, а также фильтр нижних частот. Полученные данные — строгие, математически точные, аналитические оценки — позволили существенно уточнить имеющиеся ранее приближенные инженерные расчеты и дать точное решение ряда известных задач».

Результаты исследования авторами были представлены в статье журнала IEEE Transactions on Automatic Control.

Именно аналитические оценки являются наиболее предпочтительным инструментом при анализе и синтезе фазовой автоподстройки частоты, так как численное моделирование или физические эксперименты не могут учесть всех возможных значений параметров, считают авторы статьи.

Результаты работы коллектива, как сообщил Николай Кузнецов, вызвали интерес у промышленных организаций, которые могут использовать их для проектирования современных навигационных систем, систем энергообеспечения электровозов, гибридных самолетов с электродвигателем для повышения их надежности и улучшения рабочих характеристик.

С целью подтверждения полученных теоретических результатов на практике СПбГУ ведет совместную работу по реализации ряда моделей ФАПЧ с саратовским филиалом Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и Институтом проблем машиноведения РАН.