RU2231798C2 - Analyzer of characteristic function of signal - Google Patents

Analyzer of characteristic function of signal Download PDF

Info

Publication number
RU2231798C2
RU2231798C2 RU2002118350/09A RU2002118350A RU2231798C2 RU 2231798 C2 RU2231798 C2 RU 2231798C2 RU 2002118350/09 A RU2002118350/09 A RU 2002118350/09A RU 2002118350 A RU2002118350 A RU 2002118350A RU 2231798 C2 RU2231798 C2 RU 2231798C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
outputs
analyzer
input
correspondingly
Prior art date
Application number
RU2002118350/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002118350A (en
Inventor
Ю.М. Вешкурцев (RU)
Ю.М. Вешкурцев
Ю.О. Немкин (RU)
Ю.О. Немкин
Original Assignee
Омский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Омский государственный технический университет filed Critical Омский государственный технический университет
Priority to RU2002118350/09A priority Critical patent/RU2231798C2/en
Publication of RU2002118350A publication Critical patent/RU2002118350A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2231798C2 publication Critical patent/RU2231798C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement of statistic characteristics of random processes.
SUBSTANCE: analyzer of characteristic function of signal incorporates first and second dividers whose first inputs are inputs of analyzer and whose outputs are connected to first inputs of first and second amplitude modulators correspondingly as well as to first inputs of first and second linear-frequency oscillators which second inputs are integrated and connected to first control input of analyzer and outputs are connected to second inputs of correspondingly first and second amplitude detectors. Outputs of amplitude modulators are correspondingly connected to inputs of first and second power meters as well as to inputs of correspondingly first and second dispersion delay lines which outputs are connected to inputs of correspondingly first and second demodulators with band-pass filters. Output of second demodulator with band-pass filter is connected to second input of second multiplier and through phase inverter to second input of first multiplier and output of first demodulator with band-pass filter is connected to first inputs of multipliers which outputs are connected through integrators with controllable weight coefficients to inputs of correspondingly first and second recorders. Outputs of first and second power meters are connected to first inputs of correspondingly first and second threshold units which inputs are tied together and connected to second control input of analyzer and outputs are connected to second inputs of first and second dividers correspondingly.
EFFECT: enhanced measurement precision.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения статистических характеристик случайных процессов и может быть использовано для измерения статистических характеристик случайной фазы сигнала.The invention relates to the field of measuring the statistical characteristics of random processes and can be used to measure the statistical characteristics of a random phase of a signal.

При статистическом анализе случайной фазы сигнала используется статистическое среднее вида [1], с.32:In the statistical analysis of the random phase of the signal, a statistical mean of the form is used [1], p.32:

Figure 00000002
Figure 00000002

называемое характеристической функцией, где Vm - вещественный параметр характеристической функции; φ (t) - случайный процесс, например фаза сигнала; m1 - знак математического ожидания.called the characteristic function, where V m is the real parameter of the characteristic function; φ (t) is a random process, for example, the phase of the signal; m 1 is the sign of mathematical expectation.

Преобразование выражения (1) приводит его к виду:Transformation of expression (1) leads it to the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где A(Vm) и В(Vm) -действительная и мнимая части характеристической функции.where A (V m ) and B (V m ) are the real and imaginary parts of the characteristic function.

Известен статистический анализатор конечной разности фазы, содержащий аналоговый запоминающий блок (АЗБ), формирователь опорного колебания, первый и второй блоки выборки и хранения, первый и второй аналого-цифровой преобразователи (АЦП), первый и второй накапливающие сумматоры, первый и второй отсчетные блоки, управляемый генератор тактовых импульсов и формирователь стробирующих импульсов, причем входом статистического анализатора служат объединенные входы АЗБ и формирователя опорного колебания, вход первого из которых подключен к объединенным входам первого и второго каналов преобразования, каждый из которых содержит последовательно соединенные соответственно первый и второй блоки выборки и хранения, первый и второй АЦП, первый и второй накапливающие сумматоры, первый и второй отсчетные блоки, кроме того, управляющим входом статистического анализатора служат объединенные первый вход формирователя стробирующих импульсов и вход управляемого генератора тактовых импульсов, первый выход которого подключен к объединенным тактовому входу формирователя опорного колебания и первому тактовому входу АЗБ, второй тактовый вход которого соединен со вторым выходом управляемого генератора тактовых импульсов, первый и второй выходы формирователя стробирующих импульсов соединены с входами стробирования соответственно первого и второго блоков выборки и хранения, а вход - с выходом формирователя опорного колебания, входы синхронизации АЦП соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя стробирующих импульсов, выходы конца преобразования - с входами синхронизации соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, входы стробирования которых объединены и подключены к входу “Время измерения” статистического анализатора конечной разности фазы сигнала [2]. Анализатор измеряет оценки действительной и мнимой частей характеристической функции при различных значениях вещественного параметра Vm характеристической функции, где измерение Vm=1, 2, 3,... , m; m=20 осуществляется запоминанием входной информации аналоговым запоминающим блоком. В последнем частота считывания в m раз больше частоты дискретизации входного сигнала. Блоки выборки и хранения интегрирующего типа интегрируют сигнал, действующий на первом входе, за время действия импульса на втором входе. Каждый из накапливающих сумматоров содержит сумматор, регистр памяти, запись в который производится при действии импульса на входе синхронизации накапливающего сумматора, и одновибратор, обеспечивающий сброс содержимого регистра памяти при появлении переднего фронта импульса на входе стробирования. Отсчетные блоки обеспечивают цифровую индикацию оценок характеристической функции A*(Vm) и B*(Vm) и содержат дешифратор и цифровой индикатор. Анализатор обеспечивает погрешность измерения оценок характеристической функции не более 0.1% при частоте входного сигнала не более 50 кГц. Для исследования сигналов с более высокими частотами этот анализатор не может быть применен, так как погрешность измерения в этом случае возрастает до недопустимого уровня.Known statistical analyzer of the finite phase difference, containing an analog storage unit (AZB), a reference oscillator, the first and second sampling and storage units, the first and second analog-to-digital converters (ADCs), the first and second accumulative adders, the first and second reference blocks, a controlled clock pulse generator and a gate pulse generator, and the combined analyzer inputs and a reference oscillator, the input of the first of which is connected to the combined inputs of the first and second conversion channels, each of which contains the first and second sampling and storage units respectively connected in series, the first and second ADCs, the first and second accumulating adders, the first and second reference blocks, in addition, the combined first serve as the control input of the statistical analyzer the input of the gate pulse generator and the input of the controlled clock generator, the first output of which is connected to the combined clock input of the reference pulse former fucking and the first clock input of the AZB, the second clock input of which is connected to the second output of the controlled clock generator, the first and second outputs of the gate pulse generator are connected to the gate inputs of the first and second sampling and storage units, respectively, and the input is with the output of the reference oscillator, inputs ADC synchronization is connected respectively to the first and second outputs of the gate pulse generator, the outputs of the conversion end are connected to the synchronization inputs, respectively, of the first and the second accumulating adders, the gating inputs of which are combined and connected to the input “Measurement time” of the statistical analyzer of the final signal phase difference [2]. The analyzer measures the estimates of the real and imaginary parts of the characteristic function for various values of the real parameter V m of the characteristic function, where the measurement is V m = 1, 2, 3, ..., m; m = 20 is carried out by storing the input information by an analog storage unit. In the latter, the read frequency is m times the sampling frequency of the input signal. The integrating-type sampling and storage units integrate the signal acting on the first input during the duration of the pulse on the second input. Each of the accumulating adders contains an adder, a memory register, which is recorded under the action of a pulse at the synchronization input of the accumulating adder, and a one-shot, which dumps the contents of the memory register when the leading edge of the pulse appears at the gating input. The reading blocks provide a digital indication of the estimates of the characteristic function A * (V m ) and B * (V m ) and contain a decoder and a digital indicator. The analyzer provides an error in measuring estimates of the characteristic function of not more than 0.1% at an input signal frequency of not more than 50 kHz. This analyzer cannot be used to study signals with higher frequencies, since the measurement error in this case increases to an unacceptable level.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, реализующее способ измерения статистических характеристик флуктуации фазы сигнала [3]. Устройство содержит первый и второй каналы преобразования, в каждом из которых последовательно соединены ЛЧМ-генератор, амплитудный модулятор, дисперсионная линия задержки, демодулятор, перемножитель, интегратор, регистратор, причем первые входы ЛЧМ-генераторов первого и второго каналов объединены и подключены к входу управления анализатора, вторые входы объединены со вторыми входами амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов, кроме того, выход демодулятора первого канала подключен к свободному входу перемножителя второго канала, в то время как свободный вход перемножителя первого канала подключен к выходу фазовращателя, вход которого присоединен к выходу демодулятора второго канала.Of those known, the closest in technical essence is a device that implements a method for measuring the statistical characteristics of signal phase fluctuations [3]. The device contains the first and second conversion channels, in each of which the LFM generator, amplitude modulator, dispersion delay line, demodulator, multiplier, integrator, recorder are connected in series, and the first inputs of the LFM generators of the first and second channels are combined and connected to the analyzer control input , the second inputs are combined with the second inputs of the amplitude modulators of the first and second channels, respectively, in addition, the output of the demodulator of the first channel is connected to a free input, multiply of the second channel, while the free input of the multiplier of the first channel is connected to the output of the phase shifter, the input of which is connected to the output of the demodulator of the second channel.

Устройство может быть использовано для измерения оценок характеристической функции флуктуации фазы сигнала при различных значениях вещественного параметра, однако при превышении входными сигналами определенного уровня наступает перемодуляция, которая приводит к появлению дополнительных составляющих в спектре колебаний на выходах амплитудных модуляторов и как следствие этого к появлению дополнительной погрешности измерений, значение которой может достигать очень большой величины.The device can be used to measure estimates of the characteristic function of the phase fluctuation of the signal at various values of the material parameter, however, when the input signals exceed a certain level, overmodulation occurs, which leads to the appearance of additional components in the spectrum of oscillations at the outputs of the amplitude modulators and, as a result, to the appearance of an additional measurement error , the value of which can reach a very large value.

Задача предлагаемого изобретения - повышение точности измерения отсчетов характеристической функции за счет снижения уровня входных сигналов при появлении перемодуляции.The objective of the invention is to increase the accuracy of measuring samples of the characteristic function by reducing the level of input signals when overmodulation occurs.

Указанная задача достигается благодаря тому, что в известном устройстве, содержащем первый и второй каналы преобразования, в каждом из которых последовательно соединены ЛЧМ-генератор, амплитудный модулятор, дисперсионная линия задержки, демодулятор, перемножитель, интегратор, регистратор, причем первые входы ЛЧМ-генераторов первого и второго каналов объединены и подключены к первому входу управления анализатора, вторые входы объединены со вторыми входами амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов, кроме того, выход демодулятора первого канала подключен к свободному входу перемножителя второго канала, в то время как свободный вход перемножителя первого канала подключен к выходу фазовращателя, вход которого присоединен к выходу демодулятора второго канала, согласно изобретению, демодуляторы содержат полосовые фильтры, кроме того в анализатор введены первый и второй измерители мощности, первое и второе пороговые устройства, первый и второй делители, выходы которых раздельно подключены ко вторым входам амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов, первые входы делителей подключены соответственно к первому и второму входам анализатора, вторые входы делителей соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых устройств, причем первые входы первого и второго пороговых устройств объединены со вторым входом управления анализатора, а вторые входы подключены в отдельности к выходам измерителей мощности, входы которых раздельно присоединены к выходам амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов.This problem is achieved due to the fact that in the known device containing the first and second conversion channels, in each of which the LFM generator, amplitude modulator, dispersion delay line, demodulator, multiplier, integrator, recorder are connected in series, the first inputs of the LFM generators of the first and the second channels are combined and connected to the first control input of the analyzer, the second inputs are combined with the second inputs of the amplitude modulators of the first and second channels, respectively, in addition, the course of the demodulator of the first channel is connected to the free input of the multiplier of the second channel, while the free input of the multiplier of the first channel is connected to the output of the phase shifter, the input of which is connected to the output of the demodulator of the second channel, according to the invention, the demodulators contain bandpass filters, in addition, the first and second power meters, first and second threshold devices, first and second dividers, the outputs of which are separately connected to the second inputs of the amplitude modulators, respectively of the first and second channels, the first inputs of the dividers are connected respectively to the first and second inputs of the analyzer, the second inputs of the dividers are connected to the outputs of the first and second threshold devices, the first inputs of the first and second threshold devices are combined with the second control input of the analyzer, and the second inputs are connected to separately to the outputs of the power meters, the inputs of which are separately connected to the outputs of the amplitude modulators of the first and second channels, respectively.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого анализатора характеристической функции сигнала; на фиг.2 - зависимость мощности Е модулированного по амплитуде ЛЧМ-импульса от индекса модуляции М; на фиг.3 - зависимость мощности Е модулированного по амплитуде ЛЧМ-импульса от частоты исследуемого колебания fc.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed analyzer characteristic function of the signal; figure 2 - dependence of the power E modulated by the amplitude of the chirp pulse on the modulation index M; figure 3 - dependence of the power E modulated by the amplitude of the chirp pulse on the frequency of the investigated oscillations f c .

Анализатор характеристической функции сигнала содержит делители 1 и 2, амплитудные модуляторы 3 и 4, ЛЧМ-генераторы 5 и 6, измерители мощности 7 и 8, дисперсионные линии задержки 9 и 10, демодуляторы с полосовыми фильтрами 11 и 12, перемножители 13 и 15, фазовращатель 14, интеграторы с управляемыми весовыми коэффициентами 16 и 17, регистраторы 18 и 19, пороговые устройства 20 и 21.The analyzer of the characteristic signal function contains dividers 1 and 2, amplitude modulators 3 and 4, chirp generators 5 and 6, power meters 7 and 8, dispersion delay lines 9 and 10, demodulators with bandpass filters 11 and 12, multipliers 13 and 15, phase shifter 14, integrators with controlled weights 16 and 17, recorders 18 and 19, threshold devices 20 and 21.

Первым и вторым входом анализатора являются первые входы соответственно первого 1 и второго 2 делителей, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов, а также к первым входам соответственно первого 5 и второго 6 ЛЧМ-генераторов, вторые входы которых объединены и подключены к первому входу управления анализатора, а выходы подключены ко вторым входам соответственно первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов, выходы которых подключены к входам соответственно первого 7 и второго 8 измерителей мощности, а также к входам соответственно первой 9 и второй 10 дисперсионных линий задержки, выходы которых подключены к входам соответственно первого 11 и второго 12 демодуляторов с полосовыми фильтрами, выход второго демодулятора с полосовым фильтром 12 подключен к второму входу второго перемножителя 13 и через фазовращатель 14 к второму входу первого перемножителя 15, а выход первого демодулятора с полосовым фильтром 11 - к первым входам перемножителей 13 и 15, выходы которых подключены через интеграторы 16 и 17 с управляемыми весовыми коэффициентами к входам соответственно первого 18 и второго 19 регистраторов, выходы перового 7 и второго 8 измерителей мощности подключены к первым входам соответственно первого 20 и второго 21 пороговых устройств, вторые входы которых объединены и подключены ко второму входу управления анализатора, а выходы подключены ко вторым входам соответственного первого 1 и второго 2 делителей.The first and second inputs of the analyzer are the first inputs of the first 1 and second 2 dividers, respectively, the outputs of which are connected to the first inputs of the first 3 and second 4 amplitude modulators, as well as to the first inputs of the first 5 and second 6 LFM generators, the second inputs of which are combined and connected to the first control input of the analyzer, and the outputs are connected to the second inputs of the first 3 and second 4 amplitude modulators, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the first 7 and second 8 meas power amplifiers, as well as to the inputs of the first 9 and second 10 dispersion delay lines, the outputs of which are connected to the inputs of the first 11 and second 12 demodulators with bandpass filters, respectively, the output of the second demodulator with bandpass filter 12 is connected to the second input of the second multiplier 13 and through the phase shifter 14 to the second input of the first multiplier 15, and the output of the first demodulator with a bandpass filter 11 to the first inputs of the multipliers 13 and 15, the outputs of which are connected through integrators 16 and 17 with controlled weight coefficients to the inputs of the first 18 and second 19 recorders, respectively, the outputs of the first 7 and second 8 power meters are connected to the first inputs of the first 20 and second 21 threshold devices, respectively, the second inputs of which are combined and connected to the second control input of the analyzer, and the outputs are connected to the second inputs the corresponding first 1 and second 2 dividers.

Делители 1 и 2 предназначены для изменения уровней входных сигналов, они выполнены по известным схемам, например [4], с.299.Dividers 1 and 2 are designed to change the levels of input signals, they are made according to well-known schemes, for example [4], p.299.

Амплитудные модуляторы 3 и 4 служат для амплитудной модуляции ЛЧМ-импульсов входными сигналами. Построены по известным схемам, например [4], с.283.Amplitude modulators 3 and 4 are used for amplitude modulation of LFM pulses by input signals. Built according to well-known schemes, for example [4], p.283.

ЛЧМ-генераторы 5 и 6 служат для формирования ЛЧМ-импульсов длительностью τ u и девиацией частоты, зависящей от сигнала на первом управляющем входе анализатора. ЛЧМ-генераторы выполняются по известным схемам, например [5], с.160.LFM generators 5 and 6 are used to generate LFM pulses of duration τ u and a frequency deviation depending on the signal at the first control input of the analyzer. LFM generators are performed according to well-known schemes, for example [5], p.160.

Измерители мощности 7 и 8 служат для измерения мощности модулированных колебаний и построены по известным схемам, например [6], с.228.Power meters 7 and 8 are used to measure the power of modulated oscillations and are built according to well-known schemes, for example [6], p.228.

Дисперсионные линии задержки 9 и 10 служат для сжатия модулированных ЛЧМ-импульсов, поступающих с выходов модуляторов 3 и 4. Выполняются по известным схемам, например [7], с.68.Dispersion delay lines 9 and 10 are used to compress modulated chirp pulses from the outputs of modulators 3 and 4. They are performed according to well-known schemes, for example [7], p. 68.

Демодуляторы с полосовыми фильтрами 11 и 12 служат для детектирования сжатых ЛЧМ-импульсов и выделения необходимой частоты. Демодуляторы строятся по известным схема, например [8], с.242.Demodulators with bandpass filters 11 and 12 are used to detect compressed chirp pulses and select the required frequency. Demodulators are built according to well-known schemes, for example [8], p.242.

Фазовращатель 14 служит для поворота фазы преобразованного опорного колебания на 90° . Выполнен по известной схеме, например [7], с.82.The phase shifter 14 serves to rotate the phase of the converted reference oscillation by 90 °. Performed according to the well-known scheme, for example [7], p.82.

Перемножители 13 и 15 служат для перемножения преобразованного исследуемого сигнала и опорного колебания. Перемножители выполнены по известным схемам, например [8], с.252.The multipliers 13 and 15 are used to multiply the transformed studied signal and the reference oscillation. Multipliers are made according to well-known schemes, for example [8], p.252.

Интеграторы с управляемыми весовыми коэффициентами 16 и 17 служат для усреднения сигналов с выходов перемножителей 13 и 15. Построены по известным схемам, например [8], с.183.Integrators with controlled weighting factors 16 and 17 are used to average the signals from the outputs of the multipliers 13 and 15. They are built according to well-known schemes, for example [8], p.183.

Регистраторы 18 и 19 служат для преобразования сигналов с выходов интеграторов. Строятся по известным схемам, например [6], с.209.Registrars 18 and 19 are used to convert signals from the outputs of integrators. They are built according to well-known schemes, for example [6], p.209.

Пороговые устройства 20 и 21 служат для сравнения сигналов на выходах модуляторов 3 и 4 с сигналом на втором управляющем входе анализатора. Построены по известным схемам, например [9], с.143.Threshold devices 20 and 21 are used to compare the signals at the outputs of modulators 3 and 4 with the signal at the second control input of the analyzer. Built according to well-known schemes, for example [9], p.143.

Рассмотрим работу анализатора на примере измерения отсчетов характеристической функции сигнала u(t)=U0·сos[ω ct+φ (t)] с флуктуациями фазы φ (t), который поступает на первый вход анализатора, в то время как на второй вход анализатора подается опорное колебание вида uon(t)=Uc·cos(ω mt).Let us consider the operation of the analyzer by the example of measuring the samples of the characteristic function of the signal u (t) = U 0 · cos [ω c t + φ (t)] with phase fluctuations φ (t), which goes to the first input of the analyzer, while to the second The input of the analyzer is supplied with a reference oscillation of the form u on (t) = U c · cos (ω m t).

Измерение оценок характеристической функции производится последовательно при выбранном значении параметра Vm. Значения параметра Vm выбирают целочисленными. Сигнал со случайной фазой φ и опорное колебание подаются на делители 1 и 2 и далее на амплитудные модуляторы 3 и 4. ЛЧМ-генераторы 5 и 6 при переходе фазы исследуемого сигнала и опорного колебания через нулевой уровень формируют ЛЧМ-импульсы длительностью τ u. Девиация частоты ЛЧМ-импульсов зависит от сигнала на первом управляющем входе анализатора и определяется из следующих соображений.The estimates of the characteristic function are measured sequentially at the selected value of the parameter V m . The values of the parameter V m are chosen integer. The signal with a random phase φ and the reference oscillation are fed to the dividers 1 and 2 and then to the amplitude modulators 3 and 4. The LFM generators 5 and 6, when the phase of the signal under study and the reference oscillation passes through the zero level, produce LFM pulses of duration τ u . The frequency deviation of the chirp pulses depends on the signal at the first control input of the analyzer and is determined from the following considerations.

Известно, что при прохождении модулированного по амплитуде ЛЧМ-импульса через дисперсионную линию задержки сигналы, обусловленные боковыми полосами, центры которых расположены в точках f0±fc, будут порождать выходные сигналы, сдвинутые во времени на величину ±(fc/Δ f)(τ u сек, где f0 - центральная частота ЛЧМ-импульса, fc – частота модулирующего колебания (см. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. - М.: Сов. радио, 1971. - с.411). Можно показать, что для выделения после детектора частоты Vmfc необходимо сформировать ЛЧМ-импульс, девиация частоты которого определяется из выражения:It is known that when an LFM pulse modulated in amplitude passes through the dispersion delay line, signals caused by sidebands whose centers are located at points f 0 ± f c will produce output signals shifted in time by ± (f c / Δ f) (τ u sec, where f 0 is the central frequency of the chirp pulse, f c is the frequency of the modulating oscillation (see Cook Ch., M. Bernfeld. Radar signals. - M.: Sov. radio, 1971. - p. 411). it can be shown that for allocation after the frequency detector V m f c necessary to generate a chirped pulse, the deviation often s which is determined from the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

Амплитудный спектр ЛЧМ-импульса будет равномерный в полосе частот (f0-Δ f/2, f0+Δ f/2), а фазовый спектр будет определяться из выражения [4], с.107:The amplitude spectrum of the chirp pulse will be uniform in the frequency band (f 0 -Δ f / 2, f 0 + Δ f / 2), and the phase spectrum will be determined from the expression [4], p.107:

Figure 00000005
Figure 00000005

За счет того, что начало ЛЧМ-импульсов совпадает с переходом через нулевой уровень фазы соответственно исследуемого сигнала и опорного колебания, все спектральные составляющие ЛЧМ-импульса, модулированного исследуемым сигналом, получают дополнительный фазовый сдвиг, равныйDue to the fact that the beginning of the LFM pulses coincides with the transition through the zero level of the phase, respectively, of the studied signal and the reference oscillation, all spectral components of the LFM pulse modulated by the studied signal receive an additional phase shift equal to

Figure 00000006
Figure 00000006

Сформированные таким образом ЛЧМ-импульсы подаются на вторые входы амплитудных модуляторов 3 и 4, где модулируются по амплитуде соответственно исследуемым сигналом и опорным колебанием. Модулированные ЛЧМ-импульсы с выходов амплитудных модуляторов 3 и 4 подаются на входы дисперсионных линий задержки 9 и 10. Каждая составляющая спектра модулированных ЛЧМ-импульсов после прохождения дисперсионных линий задержки получает фазовый сдвиг, равный [4], с.429:The chirped pulses thus formed are fed to the second inputs of the amplitude modulators 3 and 4, where they are modulated in amplitude by the signal under study and the reference oscillation, respectively. Modulated chirp pulses from the outputs of the amplitude modulators 3 and 4 are fed to the inputs of the dispersion delay lines 9 and 10. Each component of the spectrum of modulated chirp pulses after passing through the dispersion delay lines receives a phase shift equal to [4], p.429:

Figure 00000007
Figure 00000007

Сигналы с выходов дисперсионных линий задержки 9 и 10 подаются на демодуляторы с полосовыми фильтрами 11 и 12, где происходит детектирование преобразованных ЛЧМ-импульсов. Полосовые фильтры настроены на частоту Vmfm, т.e. выделяют колебания

Figure 00000008
и
Figure 00000009
.The signals from the outputs of the dispersion delay lines 9 and 10 are fed to demodulators with bandpass filters 11 and 12, where the converted chirped pulses are detected. Band-pass filters are tuned to a frequency of V m f m , i.e. oscillate
Figure 00000008
and
Figure 00000009
.

Полученные колебания с выходов демодуляторов с полосовыми фильтрами 11 и 12 подаются на перемножитель 15, где происходит их перемножение.The resulting oscillations from the outputs of the demodulators with bandpass filters 11 and 12 are fed to the multiplier 15, where they are multiplied.

На выходе перемножителя 15 будет сигнал вида

Figure 00000010
The output of the multiplier 15 will be a signal of the form
Figure 00000010

Составляющая с частотой 2·Vmω c интегратором 17 усредняется до нуля. Весовой коэффициент интегратора выбирается равным 2/(

Figure 00000011
)2. Таким образом, на регистратор 19 подается сигнал m1{cos(Vmφ )}, т.е. оценка действительной части характеристической функции A(Vm).The component with a frequency of 2 · V m ω with integrator 17 is averaged to zero. The integrator weight coefficient is chosen equal to 2 / (
Figure 00000011
) 2 . Thus, the signal m 1 {cos (V m φ)} is supplied to the recorder 19, i.e. estimation of the real part of the characteristic function A (V m ).

Кроме того, с выхода перемножителя 11 колебание

Figure 00000012
подается на первый вход перемножителя 13, в то время как с выхода демодулятора с полосовым фильтром 12 колебание
Figure 00000013
поступает на фазовращатель 14, где осуществляется поворот его фазы на 90° . Следовательно, на второй вход перемножителя 13 подается колебание
Figure 00000014
.In addition, with the output of the multiplier 11 oscillation
Figure 00000012
fed to the first input of the multiplier 13, while the output of the demodulator with a bandpass filter 12 oscillation
Figure 00000013
enters the phase shifter 14, where it rotates its phase by 90 °. Therefore, the second input of the multiplier 13 is fed oscillation
Figure 00000014
.

На выходе перемножителя 13 будет сигнал вида

Figure 00000015
The output of the multiplier 13 will be a signal of the form
Figure 00000015

Интегратор 16 аналогичен интегратору 17. Таким образом, на регистратор 18 подается сигнал m1{sin(Vmφ )}, т.е. оценка мнимой части характеристической функции B(Vm).The integrator 16 is similar to the integrator 17. Thus, the signal m 1 {sin (V m φ)} is supplied to the recorder 18, i.e. estimate of the imaginary part of the characteristic function B (V m ).

Для проведения измерений при другом значении вещественного параметра характеристической функции Vm меняется уровень сигнала на первом управляющем входе анализатора. Значение этого сигнала определяется с учетом выражения (3).To take measurements with a different value of the material parameter of the characteristic function V m , the signal level at the first control input of the analyzer changes. The value of this signal is determined taking into account expression (3).

Измерители мощности 7 и 8 измеряют мощность модулированных ЛЧМ-колебаний на выходах соответственно амплитудных модуляторов 3 и 4. При увеличении индекса амплитудной модуляции М возрастает значение мощности сигнала Е (см. фиг.2). Анализируя эту зависимость, а также зависимость, представленную на фиг.3, можно сделать вывод, что если измеренное значение мощности Е не превышает некоторого порогового уровня Епор, то можно утверждать, что при любой частоте исследуемого сигнала индекс модуляции М не превышает значения 100%, т.е. перемодуляция, а следовательно, и искажения, вызванные ею, отсутствуют. Пороговый уровень Епор подается на второй управляющий входа анализатора, т.е. на первые входы пороговых устройств 20 и 21. Измеренное значение мощности пороговыми устройствами 20 и 21 сравниваются с пороговым уровнем Eпор. При превышении измеренным значением сигнала порогового уровня Епор пороговые устройства формируют на своих выходах сигналы управления делителями. Делители уменьшают уровень исследуемого сигнала и опорного колебания, а следовательно, и индекс амплитудной модуляции М модулированных ЛЧМ-импульсов. После этого происходит повторная модуляция ЛЧМ-импульса исследуемым и опорным колебаниями. Измерители мощности снова производят измерение модулированных ЛЧМ-импульсов, пороговые устройства сравнивают измеренные значения мощности с пороговым уровнем Eпор. Цикл повторяется до тех пор, пока измеренное значение мощности модулированного ЛЧМ-импульса не станет меньше порогового уровня Eпор.Power meters 7 and 8 measure the power of the modulated LFM oscillations at the outputs of the amplitude modulators 3 and 4, respectively. With an increase in the amplitude modulation index M, the signal power E increases (see FIG. 2). Analyzing this dependence, as well as the dependence presented in Fig. 3, we can conclude that if the measured value of the power E does not exceed a certain threshold level E then , it can be argued that at any frequency of the signal under study, the modulation index M does not exceed 100% , i.e. overmodulation, and hence the distortions caused by it, are absent. The threshold level E then is supplied to the second control input of the analyzer, i.e. to the first inputs of threshold devices 20 and 21. The measured power value by threshold devices 20 and 21 are compared with threshold level E then . If the measured value of the signal exceeds the threshold level E of the thresholds , the threshold devices form at their outputs control signals for the dividers. Dividers reduce the level of the signal under study and the reference oscillation, and hence the amplitude modulation index M of modulated chirp pulses. After this, the LFM pulse is again modulated by the studied and reference oscillations. Power meters again measure modulated chirp pulses, threshold devices compare the measured power values with a threshold level E then . The cycle is repeated until the measured value of the power of the modulated LFM pulse is less than the threshold level E then .

При возникновении перемодуляции ЛЧМ-импульсов возникает погрешность измерения оценок действительной и мнимой частей характеристической функции. Это вытекает из следующих рассуждений. Появление перемодуляции приводит к возникновению дополнительных составляющих в спектре модулированного ЛЧМ-импульса. После преобразований эти составляющие изменят уровень сигнала на частоте Vmfc. Следовательно, сигналы на выходах интеграторов будут иметь вид m1{Kncos(Vmφ )}и m1{Knsin(Vmφ )}, где Кn - коэффициент, определяющийся дополнительными составляющими в спектре модулированных ЛЧМ-импульсов. Погрешности измерения действительной и мнимой частей характеристической функции будут определяться выражениями:When overmodulation of chirp pulses occurs, an error arises in measuring estimates of the real and imaginary parts of the characteristic function. This follows from the following reasoning. The appearance of overmodulation leads to the appearance of additional components in the spectrum of the modulated LFM pulse. After transformations, these components will change the signal level at a frequency of V m f c . Therefore, the signals at the outputs of the integrators will have the form m 1 {K n cos (V m φ)} and m 1 {K n sin (V m φ)}, where K n is the coefficient determined by the additional components in the spectrum of modulated chirp pulses . The measurement errors of the real and imaginary parts of the characteristic function will be determined by the expressions:

Δ (Vm)=|m1{cos(Vmφ )}-m1{Kncos(Vmφ )}|=|1-Kn|·m1{cos(Vmφ )},Δ (V m ) = | m 1 {cos (V m φ)} - m 1 {K n cos (V m φ)} | = | 1-K n | · m 1 {cos (V m φ)},

Δ B(Vm)=|m1{sin(Vmφ )}-m1{Knsin(Vmφ )}|=|1-Kn|·m1{sin(Vmφ )}.Δ B (V m ) = | m 1 {sin (V m φ)} - m 1 {K n sin (V m φ)} | = | 1-K n | · m 1 {sin (V m φ)} .

Был произведен расчет, показывающий появление погрешности измерения оценок действительной и мнимой частей характеристической функции при появлении перемодуляции. Расчет производился с применением математического пакета MathCAD 7.0 Pro при следующих исходных данных: центральная частота ЛЧМ-импульсов f0=500 кГц; длительность импульсов τ u=90 мкс; частота повторения импульсов fn=10 кГц; частота исследуемого сигнала и опорного колебания fc=15 кГц; флуктуации фазы исследуемого сигнала φ =0,1·π ; индекс модуляции М1=0.8; М2=0.4. Требуемое значение вещественного параметра характеристической функции Vm=2. Расчет показал, что возникновение перемодуляции в амплитудных модуляторах 3 и 4 приводит к появлению погрешностей измерения оценок действительной и мнимой частей характеристической функции, равной при данных начальных условиях 215%.A calculation was made showing the appearance of an error in measuring the estimates of the real and imaginary parts of the characteristic function when overmodulation occurs. The calculation was performed using the mathematical package MathCAD 7.0 Pro with the following initial data: the central frequency of the chirp pulses f 0 = 500 kHz; pulse duration τ u = 90 μs; pulse repetition rate f n = 10 kHz; the frequency of the investigated signal and the reference oscillation f c = 15 kHz; phase fluctuations of the investigated signal φ = 0.1 · π; modulation index M 1 = 0.8; M 2 = 0.4. The required value of the real parameter of the characteristic function is V m = 2. The calculation showed that the occurrence of overmodulation in the amplitude modulators 3 and 4 leads to the appearance of measurement errors in the estimates of the real and imaginary parts of the characteristic function, which is equal to 215% under the given initial conditions.

Предлагаемое устройство не допускает возникновение перемодуляции в амплитудных модуляторах 3 и 4 за счет снижения уровня входных сигналов при превышении измеренным значением мощности модулированного ЛЧМ-импульса порогового уровня Епор, т.е. при возможности появления перемодуляции. Следовательно, и погрешность, вызванная перемодуляцией, не возникает. За счет этого повышается точность измерения оценок действительной и мнимой частей характеристической функции.The proposed device does not allow the occurrence of overmodulation in amplitude modulators 3 and 4 by reducing the level of input signals when the measured value of the power of the modulated LFM pulse exceeds the threshold level E pore , i.e. if overmodulation is possible. Therefore, the error caused by overmodulation does not occur. Due to this, the accuracy of measuring estimates of the real and imaginary parts of the characteristic function is increased.

Таким образом, введение измерителей мощности, пороговых устройств и делителей позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции за счет снижения уровня входных сигналов при появлении перемодуляции в амплитудных модуляторах 3 и 4.Thus, the introduction of power meters, threshold devices, and dividers makes it possible to increase the accuracy of measuring estimates of the characteristic function by reducing the level of input signals when overmodulation occurs in amplitude modulators 3 and 4.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Радио и связь, 1982. – 624 с.1. Tikhonov V.I. Statistical radio engineering. - M .: Radio and communications, 1982. - 624 p.

2. Авторское свидетельство №1422182, кл. G 01 R 25/00. Статистический анализатор конечной разности фазы / В.Г.Бронштейн и др. - №4184769/24-21;2. Copyright certificate No. 1422182, cl. G 01 R 25/00. Statistical analyzer of the finite phase difference / V.G. Bronstein et al. - No. 4184769 / 24-21;

Заявлено 20.01.87. Опубл. 07.09.88. Бюл. №33. -8 с.Declared January 20, 87. Publ. 09/07/88. Bull. No. 33. -8 p.

3. Авторское свидетельство №1569740, кл. G 01 R 25/00. Способ измерения статистических характеристик флуктуации фазы сигнала/ В.В.Вережников и др. -№4359264/24-21. Заявлено 05.01.88; Опубл. 07.06.90. Бюл. №21. – 5 с. (прототип).3. Copyright certificate No. 1569740, cl. G 01 R 25/00. A method for measuring the statistical characteristics of phase fluctuations of a signal / V.V. Verezhnikov et al. No. 4359264 / 24-21. Stated January 5, 88; Publ. 06/07/90. Bull. No. 21. - 5 sec. (prototype).

4. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высш. шк., 1988. – 448 с.4. Baskakov S.I. Radio circuits and signals. - M .: Higher. Shk., 1988 .-- 448 p.

5. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. - М.: Сов. радио, 1971. - 568 с.5. Cook C., Bernfeld M. Radar signals. - M .: Owls. Radio, 1971. - 568 p.

6. Дворяшин Б.В., Кузнецов Л.И. Радиотехнические измерения. - М.: Сов. радио, 1978. - 415 с.6. Dvoryashin B.V., Kuznetsov L.I. Radio engineering measurements. - M .: Owls. Radio, 1978.- 415 p.

7. Электрические линии задержки и фазовращатели / В.Л.Авраменко и др. -М.: Связь, 1973. - 107 с.7. Electric delay lines and phase shifters / V.L. Avramenko et al., Moscow: Communication, 1973. - 107 p.

8. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. - 512 с.8. Gonorovsky I.S. Radio circuits and signals. - M .: Radio and communications, 1986. - 512 p.

9. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 347 с.9. Halperin M.V. Practical circuitry in industrial automation. - M .: Energoatomizdat, 1987 .-- 347 p.

Claims (1)

Анализатор характеристической функции сигнала, содержащий первый и второй каналы преобразования, в каждом из которых последовательно соединены ЛЧМ-генератор, амплитудный модулятор, дисперсионная линия задержки, демодулятор, перемножитель, интегратор, регистратор, причем первые входы ЛЧМ-генераторов первого и второго каналов объединены и подключены к первому входу управления анализатора, вторые входы объединены со вторыми входами амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов, кроме того, выход демодулятора первого канала подключен к свободному входу перемножителя второго канала, в то время как свободный вход перемножителя первого канала подключен к выходу фазовращателя, вход которого присоединен к выходу демодулятора второго канала, отличающийся тем, что демодуляторы содержат полосовые фильтры, и, кроме того, в анализатор введены первый и второй измерители мощности, первое и второе пороговые устройства, первый и второй делители, выходы которых раздельно подключены ко вторым входам амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов, первые входы делителей подключены соответственно к первому и второму входам анализатора, вторые входы делителей соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых устройств, причем первые входы первого и второго пороговых устройств объединены со вторым входом управления анализатора, а вторые входы подключены в отдельности к выходам измерителей мощности, входы которых раздельно присоединены к выходам амплитудных модуляторов соответственно первого и второго каналов.An analyzer of the characteristic signal function containing the first and second conversion channels, in each of which a chirp generator, an amplitude modulator, a dispersion delay line, a demodulator, a multiplier, an integrator, a recorder are connected in series, and the first inputs of the chirp generators of the first and second channels are combined and connected to the first control input of the analyzer, the second inputs are combined with the second inputs of the amplitude modulators of the first and second channels, respectively, in addition, the output of the demodulator is first channel is connected to the free input of the multiplier of the second channel, while the free input of the multiplier of the first channel is connected to the output of the phase shifter, the input of which is connected to the output of the demodulator of the second channel, characterized in that the demodulators contain bandpass filters, and, in addition, the first and second power meters, first and second threshold devices, first and second dividers, the outputs of which are separately connected to the second inputs of the amplitude modulators, respectively, of the first and second channel c, the first inputs of the dividers are connected respectively to the first and second inputs of the analyzer, the second inputs of the dividers are connected to the outputs of the first and second threshold devices, the first inputs of the first and second threshold devices are combined with the second control input of the analyzer, and the second inputs are separately connected to the outputs power meters, the inputs of which are separately connected to the outputs of the amplitude modulators, respectively, of the first and second channels.
RU2002118350/09A 2002-07-08 2002-07-08 Analyzer of characteristic function of signal RU2231798C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002118350/09A RU2231798C2 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Analyzer of characteristic function of signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002118350/09A RU2231798C2 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Analyzer of characteristic function of signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002118350A RU2002118350A (en) 2004-01-20
RU2231798C2 true RU2231798C2 (en) 2004-06-27

Family

ID=32845813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002118350/09A RU2231798C2 (en) 2002-07-08 2002-07-08 Analyzer of characteristic function of signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2231798C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626332C1 (en) * 2016-07-27 2017-07-26 Негосударственное (частное) образовательное учреждение высшего профессионального образования "Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики" Method of demodulation of signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626332C1 (en) * 2016-07-27 2017-07-26 Негосударственное (частное) образовательное учреждение высшего профессионального образования "Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики" Method of demodulation of signal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002118350A (en) 2004-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3968427A (en) Group delay measurement apparatus and method
JP4819400B2 (en) Test circuit for clock generation circuit
CN102832884A (en) Signal generator, and radar device
US9476920B2 (en) Methods and devices for determining root mean square of a delta-sigma modulated signal
US4322806A (en) Frequency response analyzer
RU2231798C2 (en) Analyzer of characteristic function of signal
RU2261451C1 (en) Signal characteristic function analyzer
US4287469A (en) Process and circuit arrangement for the measuring of coefficients of message-transmission equipment
US4860227A (en) Circuit for measuring characteristics of a device under test
US2293022A (en) Measurement of deviation of frequency or phase
Grechikhin et al. Hilbert transform for processing of laser Doppler vibrometer signals
US6909508B2 (en) Measuring optical waveforms
RU2003125C1 (en) Measuring transducer ac voltage waveform distortions
RU1798738C (en) Method for determining signal-to-noise ratio and device for method implementation
SU1272271A1 (en) Digital spectrum analyzer
SU1647430A1 (en) Device for measuring phase-shift-keyed radio signal amplitude
SU822075A1 (en) Digital phase meter
CN114184099A (en) Method and device for measuring fuze time delay
SU1569740A1 (en) Method of measuring statistical characteristics of fluctuations of signal phase
SU1114971A1 (en) Two-channel device for measuring uhf signal quadrature-phase component
SU734589A1 (en) Device for digital processing of linearly frequency-modulated signals
SU1711327A1 (en) Adc tester
SU1705750A1 (en) Device for forming of multisign measure of voltage
US3838336A (en) Apparatus for measuring the group propagation time in a quadripole
SU830251A1 (en) Device for detecting signals and measuring their parameters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080709