измеритель фаза нуль

ЦКБА - Центральное Конструкторское Бюро Автоматики English Поиск ЦКБА сегодня Контакты Правовые документы Прайс-лист Вопрос-ответ Заказ ОАО "ЦКБА"О предприятииПартнерыРекламная деятельностьСтатьи измеритель фаза нуль обзорыНовостиРазработкиТехнологииПродукцияВоенная техникаГражданская продукцияМедицинская техникаУслугиТехническая поддержкаДокументацияВопрос-ответФотоальбомПравовые документыЦКБА имя@домен: пароль: Главная >> ОАО "ЦКБА" >> Статьи измеритель фаза нуль обзоры Статьи измеритель фаза нуль обзоры30.04.2005 Широкополосный цифровой фазометрМ. В. Кучеров, В. Н. Смирнов Рассмотрен вариант построения широкополосного цифрового фазометра с образованием квадратур в цифровом виде. Показано методом математического моделирования соответствие основных характеристик фазометра оптимальным методам измерения.В пассивном фазовом пеленгаторе направление на источник излучения определяется после формирования оценок разностей фаз сигналов, принимаемых антенными датчиками, расположенными в одной плоскости. При этом достаточно измерения разности начальных фаз измеритель фаза нуль не нужно измерять текущую фазу как, например, в системах связи с угловой модуляцией. Это позволяет при формировании оценки разности фаз использовать усреднение по времени отсчётов, образуемых после перемножения сигналов в квадратурах, реализуя тем самым оптимальную или квазиоптимальную процедуру измерения фазы.В [1] получено, что максимально правдоподобная оценка разности фаз равна разности оценок фаз двух сигналов, смешанных с независимыми нормально распределёнными шумами приёмного устройства. Следовательно, если строго выполнять это условие, то для измерения пеленга при уровне мощности входного сигнала, соответствующем рабочей чувствительности пеленгатора, необходимо знание несущей частоты сигнала. В пеленгаторе с гетеродинным переносом на промежуточную частоту измеритель фаза нуль относительно узкой полосой пропускания это условие можно считать выполненным или почти выполненным. Но требования быстрого поиска по несущей частоте, высокой чувствительности измеритель фаза нуль обработки сигналов с программной перестройкой несущей частоты сигнала предполагают построение приёмного устройства пеленгатора по принципу супергетеродинного приёмника с достаточно высокой промежуточной частотой измеритель фаза нуль широкой полосой пропускания на промежуточной частоте. В [2] показано, что при отношении сигнала к шуму больше 2 - 3 раз по мощности, распределение фазы в одноканальной системе измеритель фаза нуль разности фаз в двухканальной системе подчиняется нормальному закону, измеритель фаза нуль дисперсии их отличаются в √2 раз. Отсюда следует очевидный вывод, что при достаточно большом отношении сигнала к шуму максимально-правдоподобная оценка пеленга в пеленгаторе с независимыми нормальными шумами может быть получена при неизвестной частоте сигнала после перемножения в квадратурах с последующим усреднением измеритель фаза нуль вычислением Δφ = arctg x⁄yгде Δφ - оценка разности фаз;x измеритель фаза нуль y - результаты усреднения. Классическим вариантом построения измерителя параметров высокочастотных сигналов с цифровым выходом является структура: демодулятор - фильтр нижних частот - АЦП - цифровая обработка. В фазометре в качестве демодулятора используются синусный измеритель фаза нуль косинусный фазовые детекторы (ФД), осуществляющие квадратурное перемножение сигналов [3]. Процедура усреднения может осуществляться как фильтром нижних частот, так измеритель фаза нуль в процессе цифровой обработки после аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Причём, фильтрация в цифровом виде может быть при правильно выбранной частоте дискретизации более эффективной, так как время усреднения можно изменять в зависимости от длительности входного сигнала.Развитие АЦП измеритель фаза нуль устройств цифровой обработки в части повышения разрядности, быстродействия, измеритель фаза нуль расширения функциональных возможностей позволяет применять цифровую обработку ближе к входу приёмного устройства пеленгатора, что в свою очередь позволяет шире использовать возможности цифровой обработки измеритель фаза нуль исключать или уменьшать ошибки измерения (в основном систематические), возникающие при демодуляции сигналов. Поэтому следующим шагом в наметившейся тенденции в продвижении цифровой обработки ближе к антенной системе пеленгатора является дискретизация измеритель фаза нуль квантование сигнала на промежуточной частоте с образованием квадратур в процессе цифровой обработки сигналов после АЦП. Причём, применительно к фазовому пеленгатору необходимо сохранить широкую относительную полосу фазометра измеритель фаза нуль близкую к оптимальной процедуру измерения разности фаз в условиях воздействия независимых в каждом канале помех, например, внутренних шумов приёмного устройства. Предполагается, что АЦП фазометра включено после усилителя-ограничителя (УО) измеритель фаза нуль полосового фильтра, осуществляющих нормировку сигнала по амплитуде в динамическом диапазоне входных сигналов, нормировку шумов по полосе пропускания измеритель фаза нуль ограничение спектра сигнала после ограничения по амплитуде.Изложенное выше можно считать постановкой задачи для разработки алгоритма измеритель фаза нуль оценки основных параметров цифрового фазометра.Пусть имеются сигналы, модели которых запишем какS1(t)= sin [ωct + φ1],S2(t)= sin [ωct + φ2], где ωc - частота сигналов; φ1,2 - их начальные фазы. Мы не вводим в модель сигналы амплитудных множителей, чтобы не загромождать выкладок. Как будет видно из дальнейшего, амплитудные множители не влияют на конечный результат, если они постоянны или хотя бы являются достаточно "медленными" по сравнению с частотой сигнала.Предлагается квадратуры, пропорциональные sinΔφ измеритель фаза нуль cosΔφ (Δφ = φ1 - φ2), формировать следующим образом: (1) (2)Как видим, квадратуры при этом сохраняются, что в соответствии с рекомендацией [4] необходимо для оценки правильности применяемого алгоритма или процедуры в простейшей ситуации, то есть при измерении разности начальных фаз простых (немодулированных) гармонических сигналов в отсутствии каких-либо помех.В цифровом варианте ортогональные составляющие могут быть получены не сдвигом сигналов на 90°, измеритель фаза нуль выбором соответствующей частоты дискретизации. Так, если частота дискретизации в четыре раза превышает частоту сигнала, сдвинутым на 90° сигналам соответствуют чётные измеритель фаза нуль нечётные отсчёты, получаемые при дискретизации сигналов АЦП. При этом формулы (1) измеритель фаза нуль (2) преобразуются соответственно в (3) измеритель фаза нуль (4) (3) (4)где n - номер отсчёта;fд = 4 × fc - частота дискретизации. Рассмотрим теперь случай измерения фазы в широкой полосе, когда условие fд = 4 × fc не выполняется. В этом случае ортогональные входным сигналам составляющие можно представить в виде c1 (t, ε) = cos [ωct + ε + φ1]c2 (t, ε) = cos [ωct + ε + φ2] (5)где Очевидно, что при ε, отличном от нуля, в квадратурах должна появиться ошибка измерения. Покажем это для дискретной обработки, переписав (3, 4) с учётом (5) (6) (7) Формирование квадратурных составляющих sin(Δφ) × cos(ε) измеритель фаза нуль cos(Δφ) осуществляется после процедуры усреднения или просто суммирования в цифровом виде, когда подавляются высокочастотные составляющие.Окончательно (8) где ATAN2 - функция вычисления арктангенса с учётом актантной логики для расширения диапазона измерения до 360°;N - число пар отсчётов. Структурная схема устройства, функционирующего по описанному выше алгоритму, представлена на рис. 1. Рис. 1. Структурная схема цифрового фазометрагде АЦП - аналого-цифровые преобразователи, тактируемые частотой fд;Р - распределитель отсчётов на чётные измеритель фаза нуль нечётные;-x - изменение знака поступающих отсчётов;Σ - сумматоры, осуществляющие усреднение результата;ATAN2 - вычислитель разности фаз;П - перемножитель отсчётов;+ - сумматорПри N → ∞ ошибка измерения При конечном времени накопления оценка разности фаз зависит от величины фазового сдвига, относительной отстройки сигнала измеритель фаза нуль количества пар отсчётов.На рис. 2 приведены результаты математического моделирования по оценке методической ошибки измерения в диапазоне разностей фаз при различных значениях N измеритель фаза нуль ε. В модели приняты следующие значения частот: шумовая полоса 300 МГц, частота дискретизации 1 800 МГц. Можно считать, что при относительной отстройке от центральной частоты на +1/3 (33%), ошибка измерения не превышает 5° измеритель фаза нуль максимальна при значениях разности фаз, кратных 45°. Равенство нулю ошибки при Δφ = +180° обусловлено равенством нулю синуса от данных аргументов. В случаях, когда Δφ = +90°, ошибка равна нулю за счёт того, что функция синуса в этих точках симметричная, измеритель фаза нуль происходит полная компенсация ошибки синуса в соответствующем сумматоре. Из результатов расчётов измеритель фаза нуль моделирования следует, что методическая ошибка рассматриваемого алгоритма невелика, если частота сигнала незначительно отличается от fд/4.Помехоустойчивость алгоритма (8) оценивалась при испытаниях на модели. В качестве величины, характеризующей помехоустойчивость, выбрано среднеквадратическое отклонение (СКО) ошибки измерения разности фаз сигналов при различных отношениях сигнал/шум измеритель фаза нуль количестве отсчётов сигнала. Результаты моделирования приведены на графиках на рис. 3 измеритель фаза нуль 4.Результаты испытаний для различных типов сигналов измеритель фаза нуль относительной отстройки 1/12 приведены в таблице. Случай q = ∞ показывает влияние гармоник на ошибку определения МО разности фаз: при этом УО вводился в ограничение, измеритель фаза нуль полосовой фильтр после УО отсутствовал.Для определения влияния разрядности АЦП измерялось СКО ошибки измерения разности фаз в модели как результат квантования по уровню. Результаты моделирования приведены на графике, на рис. 2. Рис. 2. Ошибка измерения разности фаз в зависимости от Δφ, N измеритель фаза нуль εОтметим, что зависимости, аналогичные представленным на рис. 4 измеритель фаза нуль 5 при одном q измеритель фаза нуль одном времени усреднения, будут различными для разных шумовых полос. Так, чем шире шумовая полоса, тем меньшим будет получаться СКО ошибки определения разности фаз при прочих одинаковых условиях. Это объясняется тем, что при одном времени усреднения полоса пропускания сумматора постоянна, но чем шире шумовая полоса, тем большая часть спектра шума находится вне этой полосы пропускания.Мы показали принципиальную возможность получения оценок фазовых сдвигов сигналов, представленных в цифровом виде при fд ≈ 4fc. С повышением частоты сигнала эффективность метода повышается: увеличивается полоса частот сигналов, при которых методическая ошибка не превышает заданного значения. С другой стороны, увеличение частоты сигналов требует увеличения частоты дискретизации измеритель фаза нуль повышения скорости работы вычислительных устройств.Табл. Тип сигнала, параметры Частота сигнала,МГц СКО ошибки определенияфазы, град Смещение МО(по модулю),град q = 2 q = 3 q = ∞ Радиоимпульсный (РИ) 13fд/72 8,5 6,12 ≤(±5) fд/4 8 6,1 ≤(±40) 23fд/72 8,16 6,32 ≤(±5) Шумоподобный fд/4 8,41 7,08 ±5 РИ с фазовой манипуляцией 13fд/72 8,41 6,37 ≤(±5) fд/4 8,44 6,68 ≤(±40) 23fд/72 8,39 6,41 ≤(±5) Рис. 3. Зависимость СКО ошибки измерения разности фаз от числа отсчётов N (fд = 1800 МГц, сигнал/шум = 2,5 раз) Рис. 4. Зависимость СКО случайной ошибки измерения разности фаз от отношения сигнал/шум (N = 182) Рис. 5. Зависимость СКО ошибки измерения разности фаз от зарядности АЦПТаким образом, обобщая приведённые выше расчёты измеритель фаза нуль результаты моделирования, можно сделать вывод, что предложенный алгоритм можно использовать для измерения разности фаз в пеленгаторе в достаточно широкой полосе частот.В заключение приведем некоторые рассуждения, касающиеся особенностей аппаратурной реализации цифрового фазометра, измеритель фаза нуль сравнение его с фазометром, в котором квадратуры реализованы в аналоговом варианте [3].В фазовом пеленгаторе, как правило, многобазовом (многошкальном), осуществляется совместная обработка отсчётов разностей фаз с выходов нескольких фазометров. Это позволяет реализовать основное преимущество фазового пеленгатора - высокую точность пеленгации в широком диапазоне углов [5]. В связи с этим необходимо учитывать некоторые особенности АЦП.Известно [6], что основными требованиями, предъявляемыми к АЦП, являются точность, количество разрядов измеритель фаза нуль быстродействие преобразования. Это определяет качество квантования измеритель фаза нуль дискретизации сигнала. Из рис. 6 можно сделать вывод, что разрядность АЦП несущественно увеличивает СКО ошибки измерения разности фаз. Следовательно, к АЦП в составе фазометра не нужно предъявлять жёсткие требования по точности преобразования. В части быстродействия требования должны быть достаточно жёсткими.Быстродействующие многоразрядные АЦП строятся обычно без УВХ на входе по принципу параллельного срабатывания компараторов [6]. При таком построении на предельном быстродействии возможны грубые (аномальные) ошибки преобразования, измеритель фаза нуль также ошибки преобразования из-за конечного значения апертурного времени АЦП. Аномальные ошибки АЦП в фазометре приведут к аномальным измеритель фаза нуль непредсказуемым ошибкам измерения разности фаз. Разность значений апертурного времени АЦП в разных каналах увеличивает ошибки измерения разности фаз в одном фазометре измеритель фаза нуль разностей фаз сигналов в различных фазометрах. Ошибки могут появляться из-за различных задержек тактовых импульсов в разных АЦП или их искажений по форме. Какую-то часть таких ошибок можно учесть (компенсировать) при цифровой коррекции каналов измерения разностей фаз пеленгатора, но если эти задержки будут нестабильны во времени или в условиях эксплуатации, то эффективность коррекции может быть недостаточна.Кроме того, при высокой частоте входного сигнала (несколько сотен МГц) и, следовательно, более высокой частоте тактовых сигналов необходимо учитывать такие параметры как качество согласования по цепям передачи сигналов от усилителя-ограничителя до входа АЦП измеритель фаза нуль от генератора тактовых импульсов до входов синхронизации всех АЦП.Далее в части реализации в цифровом виде процедуры вычисления разности фаз требуется большой объём операций: умножение, сложение, вычисление функции arctg, сравнение с постоянными величинами. При высоких частотах входного сигнала выполнение этих операций невозможно в реальном масштабе времени, что предпочтительно для современных пеленгаторов. С другой стороны, для выполнения всех операций в машинном времени с организацией конвейера необходим достаточно большой объём оперативной памяти, особенно при измерении параметров длинноимпульсных или непрерывных сигналов. Поэтому аналого-цифровой вариант фазометра с аналоговыми фазовыми детекторами измеритель фаза нуль преобразованием квадратур АЦП среднего быстродействия измеритель фаза нуль достаточной разрядности без проблем с согласованием по цепям входных сигналов измеритель фаза нуль тактовых импульсов более редпочтителен.Таким образом, несмотря на очевидные преимущества цифрового измерения разности фаз с квантованием измеритель фаза нуль дискретизацией сигнала на промежуточной частоте, высокие требования к АЦП измеритель фаза нуль устройствам цифровой обработки ограничивают его реализацию при высоких частотах измеритель фаза нуль широкой полосе пропускания входных сигналов. Л измеритель фаза нуль т е р измеритель фаза нуль т у р а1. Кендэл. Однозначное измеритель фаза нуль точное измерение углов интерферометрической системой. - "Зарубежная радиоэлектроника", 1966, вып. 6.2. Цветнов В. В. Статистические свойства сигналов измеритель фаза нуль помех в двухканальных фазовых системах. - "Радиотехника", 1957, № 5.3. Смирнов В. Н. Быстродействующий цифровой фазометр с ортогональной обработкой сигналов. - "ВСРЭ", сер. ТИПР, 1984, вып 3.4. Вакман Д. Е. Об определении понятий амплитуды, фазы измеритель фаза нуль мгновенной частоты сигнала. - "Радиотехника измеритель фаза нуль электроника", 1972, вып 5.5. Денисов В. П., Дубинин Д. В. Фазовые пеленгаторы: монография. - Томск: ТУСУР, 2002.6. Марцинкявичус А. И., измеритель фаза нуль др. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП измеритель фаза нуль АЦП измеритель фаза нуль измерение их параметров. М., Радио измеритель фаза нуль связь, 1988. 28.02.2008Вторая научно-техническая конференция по обмену опытом в области создания сверхширокополосных РЭС г. Омск, 14-17 октября 2008 г.ОАО «Центральное конструкторское бюро автоматики организует 14-17 октября научно-техническую конференцию по обмену опытом в области создания сверхширокополосных РЭС. Задачей конференции является обмен информацией об имеющемся научно-техническом заделе измеритель фаза нуль научно-технических проблемах создания сверхширокополосных РЭС. [Подробнее]26.02.200823 февраля 2008 г. состоялись XXXVI соревнования по лыжному спорту23 февраля 2008 г. состоялись XXXVI соревнования по лыжному спорту на приз заслуженного строителя РСФСР Б.Ш. Цемента.[Подробнее]19.02.2008II научно-техническая конференция "Обмен опытом по созданию сверхширокополосных РЭС"С 14 по 17 октября 2008 г. в ОАО "ЦКБА" планируется проведение II научно-технической конференции "Обмен опытом по созданию сверхширокополосных РЭС".[Подробнее][Архив] Станция предупреждения о радиолокационном облучении Аппаратура управления измеритель фаза нуль целеуказания Пассивные головки самонаведения для противолокационных ракет Регистратор температуры "РТ-2" измеритель фаза нуль его модификации Тахометр электронный "ТЭ-1Л" Термометр электронный "ТЭПС" Измеритель - сигнализатор температуры "ИСТ" Насос - дозатор Телевизионное передающее устройство "Радиус" Фильтры для спутникового телевидения Насос инфузионный шприцевой (НИШ-01) САДР - Система автоматического дозирования реагента САДФ-М - Система автоматического дозирования флокулянта Дизайн-студия RayStudio разделы холодильник либхер холодильник либхер слим лифт эдас-134 аденома предст.ж-зы поглощение радиоволна имплантат альпинизм raymond weil фирменный флаг лечение головокружение пассажирский лифт эдас-934 аденома предст.ж-зы metrobond metrobond metrobond metrobond metrobond портативный радиостанция венеролог электросчетчик гамма холодильник zanussi электроинструмент метабо электроинструмент метабо электроинструмент метабо кс-4361а рефконтейнеры купить хлебопечку эрозия шейка матка измеритель фаза нуль