А.А. Львов – д.т.н., профессор,  кафедра «Информационно-коммуникационные системы и программная инженерия»,  Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. E-mail: alvova@mail.ru

В.П. Мещанов – Засл. деятель науки РФ, д.т.н., профессор, 

директор ООО «НИКА-СВЧ» (г. Саратов)

E-mail: nika373@bk.ru

М.С. Светлов – д.т.н., вед. науч. сотрудник, 

Институт проблем точной механики и управления РАН (г. Саратов)

E-mail: svetlovms@yandex.ru

Н. Семежев – аспирант,  кафедра «Информационно-коммуникационные системы и программная инженерия»,  Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. E-mail: anikolaenkosstu@gmail.com

Постановка проблемы. При проектировании широкополосного автоматического анализатора цепей (ААЦ) невозможно расположить датчики внутри тракта МР, чтобы измерять с максимальной точностью на любой частоте из рабочего диапазона, поэтому оптимизация проводится путем минимизации функции эффективности оценок параметров состояния в частотной полосе измерений. 

Цель. Разработать оптимальную конструкцию измерительной цепи для ААЦ на основе МР в смысле минимума среднего квадрата ошибки оценивания параметров состояния системы, использующую ограниченное число измерительных датчиков. 

Результаты. Предложен новый подход к проектированию ААЦ на СВЧ, основанных на многополюсных рефлектометрах (МР). Предлагаемая методика базируется на анализе дисперсионных матриц ошибок оценивания параметров состояния системы «генератор – измерительное устройство – исследуемый двухполюсник», получаемых по методу максимального правдоподобия. Оптимизация параметров МР производится путем подбора расстояний между плоскостью подсоединения измеряемой нагрузки и измерительными датчиками многополюсника, где в качестве критерия оптимизации выступает детерминант дисперсионной матрицы ошибок.  Описана система автоматизированного проектирования ААЦ на базе МР, которая позволила найти расположения ограниченного числа датчиков многополюсника (не более восьми) для измерения в широком диапазоне частот (до семи октав). 

Практическая значимость. Созданное программное обеспечение данной системы может быть использовано для проектирования реальных МР для измерения в узком и широком диапазонах частот. Применение предложенной системы управления процессом измерения с помощью спроектированных 

1. Львов А.А., Мещанов В.П., Светлов М.С. Оптимальное оценивание параметров СВЧ-цепей с помощью автоматических анализаторов цепей. Общая постановка задачи // Радиотехника. 2016. № 10. С. 240−244.
2. Львов А.А., Мещанов В.П., Светлов М.С., Николаенко А.Ю. Оптимальное оценивание параметров СВЧ-цепей с помощью автоматических анализаторов цепей. Алгоритмы обработки наблюдаемых данных // Радиотехника. 2018. № 8. С. 147−154.
3. Энген Г.Ф. Успехи в области СВЧ измерений // ТИИЭР. Т. 66. № 4. 1978. С. 8−20.
4. Львов А.А., Моржаков А.А., Кудряшов Ю.Ю., Галкина Л.В. Статистический подход к проблеме измерения параметров СВЧ двухполюсников с помощью многополюсника // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1989. Вып. 8(422). С. 38−43.
5. L’vov A.A., Geranin R.V., Semezhev N., L’vov P.A. Statistical Approach to Measurements with Microwave Multi-port Reflectometer and Optimization of Its Construction // Proceedings of 14th Conference on Microwave Techniques. Pardubice (Czech Republic). 2015. P. 179−183.
6. Львов А.А. Автоматический измеритель параметров СВЧ двухполюсников на основе многополюсника // Измерительная техника. 1996. № 2. С. 10−12.
7. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем. М.: Сов. радио. 1975.
8. Математическая теория планирования эксперимента / Под ред. С.М. Ермакова. М.: Наука. 1983.
9. L'vov A.A., Galkina S.A., Anufriev A.N. Design of wideband automatic network analyzers based on the multi-port reflectometer // Proceedings of IEEE International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Saratov (Russia). 2016.
10. L’vov A.A., Geranin R.V., Semezhev N., Solopekina A.A., L’vov P.A. A Novel Parameter Estimation Technique for Software Defined Radio System Based on Broadband Multi-port Receiver // Proceedings of the 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Omsk. 2015. P. 320−324.
11. Репин В.Г., Тартаковский Г.П. Статистический синтез в условиях априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М.: Сов. радио. 1977.
12. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: ГИФМЛ. 1958.
13. Engen G.F. The Six-Port Reflectometer: An Alternative Network Analyzer // IEEE Trans. on Microwave Theory Tech. December 1977. V. MTT-25. P. 1075−1079.
14. Peng H., Yang Z.Q., Yang T. Design and Implementation of an Ultra-Wideband Six-Port Network // Progress in Electromagnetics Research. 2012. V. 131. P. 293−310.
15. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. М.: Радио и связь. 1987.
16. Madonna G., Ferrero A., Pirola M. Design of a Broadband Multiprobe Reflectometer // IEEE Trans. Instrum. Meas. April 1999. Vol. IM-48. P. 622−625.
17. Katz B.M., L’vov A.A., Meschanov V.P., Shatalov E.M., Shilova L.V. Synthesis of a Wideband Multiprobe Reflectometer // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. February 2008. V. 56. № 2. P. 507−514.
18. Львов А.А., Моржаков А.А., Ширшин C.И., Кудряшов Ю.Ю. Оптимизация параметров многозондовой измерительной линии // Электронная техника. 1988. Сер.1. Электроника СВЧ. Вып. 14(414). С. 30−34.
19. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь. 1986.
20. Эльясберг П.Е. Определение движения по результатам измерений. М.: Наука. 1976.
21. Xu X., Wu K., Bosisio R.G. Six-Port Networks. Encyclopedia of RF and Microwave Engineering. École Polytechnique de Montreal. Montreal (Canada). 2005.
22. Semezhev N., L’vov A.A., Sytnik A.A., L’vov P.A. Calibration Procedure for Combined Multi-Port Wave-Correlator // Proc. IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conf. St. Petersburg (Russia). 2017. P. 490−495