Источник: Санкт-Петербургский государственный университет –
Важный отказ от ответственности находится в нижней части этой статьи.
Предложенный метод расчетов позволяет избежать неточностей, которые допускали ранее используемые подходы, и предлагает инженерам простые формулы, удобные для применения в реальных проектах.
Системы фазовой автоподстройки частоты широко используются в спутниковой навигации и устройствах беспроводной связи. Они обеспечивают точную синхронизацию частоты и фазы сигнала, поступающего на устройство, и сигнала, генерируемого на самом приборе. Например, в случае Wi‑Fi‑соединения между роутером и телефоном сигналы устройств могут несколько отличаться из‑за помех или нестабильности передатчика (роутера). Система фазовой автоподстройки частоты сравнивает характеристики пришедшего сигнала и подстраивает их под те, что характерны для устройства. Это позволяет уменьшить количество ошибок при передаче информации, даже если исходный сигнал «зашумлен».
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в научном журнале IEEE Access.
Однако системы фазовой автоподстройки частоты стабильно работают только при соблюдении ряда условий. Например, существуют ограничения по так называемому диапазону удержания — разнице частот, при которой все еще возможно поддерживать синхронизацию. Другой важный параметр — диапазон захвата, то есть спектр частот, в пределах которого гарантируется синхронизация при любых начальных условиях. При этом точно определить диапазон захвата сложно, поскольку для его расчета нужно решать системы нелинейных уравнений с большим количеством переменных. Ранее инженеры использовали приближенные методы, которые могли приводить к ошибкам, а потому не всегда обеспечивали стабильную работу системы.
Исследователи Санкт‑Петербургского университета проанализировали работу одной из наиболее распространенных систем фазовой автоподстройки частоты и нашли более простой способ точно рассчитывать для нее диапазон захвата. Для этого ученые СПбГУ использовали математический метод замены переменных, который позволяет привести применяемые в других подходах уравнения к более простому виду. Кроме того, исследователи с помощью графиков отобразили, как во времени меняется состояние системы фазовой автоподстройки частоты при передаче и приеме сигналов с разными параметрами (частотами и фазами).
Мы предложили комплексный подход, сочетающий качественный анализ системы и теорию скрытых колебаний, создание и развитие которой в этом году было отмечено Государственной премией Российской Федерации в области науки и технологий.
Заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно‑управляющих систем ИПМаш РАН член‑корреспондент РАН, профессор Николай Кузнецов
«Этот подход позволил получить точную формулу для диапазона захвата и избежать ситуации, когда устройство неожиданно теряет синхронизацию, что может оказаться критичным в случае систем, используемых в навигации и энергетике. В дальнейшем мы планируем развивать методы теории скрытых колебаний для анализа более сложных систем фазовой автоподстройки частоты и сотрудничать с инженерами для создания опытных образцов таких систем на основе предлагаемых методов анализа и синтеза. Актуальность этих работ связана с программой импортозамещения в российской электронике и широким спектром инженерных приложений», — объяснил заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно‑управляющих систем ИПМаш РАН член‑корреспондент РАН, профессор Николай Кузнецов.
Математик СПбГУ получил Государственную премию в области науки и технологий
Выведенные формулы позволили исправить неточности ранее предложенных подходов, в частности игнорирование скрытых колебаний, которые могут привести к потере синхронизации. Компьютерное моделирование подтвердило, что расчеты точно описывают реальное поведение системы автоподстройки частоты, благодаря чему их можно использовать на практике.
Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — один из крупнейших научно‑образовательных центров. Здесь учатся более 20 тысяч студентов, созданы более 15 крупных лабораторий и 23 ресурсных центра, входящих в ведущий Научный парк страны. Выпускники Университета неоднократно становились лауреатами Нобелевской и Филдсовской премий.
С недавних пор Северная столица официально отмечает новый праздник — День Санкт‑Петербургского государственного университета, внесенный в закон Санкт‑Петербурга «О праздниках и памятных датах в Санкт‑Петербурге».
В феврале 2025 года состоялась торжественная церемония, в ходе которой космонавты «Роскосмоса» передали Университету флаг «300 лет СПбГУ», проделавший путь до Международной космической станции и обратно.
Примите к сведению; Эта информация является необработанным контентом, полученным непосредственно от источника информации. Она представляет собой точный отчет о том, что утверждает источник, и не обязательно отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.
.
