RU2761983C2 - Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver - Google Patents

Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2761983C2
RU2761983C2 RU2021110815A RU2021110815A RU2761983C2 RU 2761983 C2 RU2761983 C2 RU 2761983C2 RU 2021110815 A RU2021110815 A RU 2021110815A RU 2021110815 A RU2021110815 A RU 2021110815A RU 2761983 C2 RU2761983 C2 RU 2761983C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
channel
signals
frequency
receiver
Prior art date
Application number
RU2021110815A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021110815A3 (en
RU2021110815A (en
Inventor
Алексей Сергеевич Подстригаев
Андрей Владимирович Смоляков
Марат Фарадович Шабанов
Илья Игоревич Шпаков
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор")
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор")
Priority to RU2021110815A priority Critical patent/RU2761983C2/en
Publication of RU2021110815A publication Critical patent/RU2021110815A/en
Publication of RU2021110815A3 publication Critical patent/RU2021110815A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2761983C2 publication Critical patent/RU2761983C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/74Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for increasing reliability, e.g. using redundant or spare channels or apparatus

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: method relates to the field of radio engineering and can be used for broadband analysis of the electronic situation. A multi-channel receiver is being used. Each channel performs analogue-to-digital conversion, amplitude spectrum computation, and signal detection. The signals detected in the channels are compared in frequency and amplitude. When the signals coincide, a decision is made about their existence at these frequencies. The decision on the coincidence of the signals in amplitude is taken if the ratio of the amplitudes of the output signals for each pair of channels is within the specified limits.
EFFECT: ensuring the possibility of determining the frequencies of time superimposed signals in the receiver with subsampling while reducing the number of processing channels.
3 cl, 4 dwg

Description

Способ относится к области радиотехники и может быть использован при широкополосном анализе радиоэлектронной обстановки. The method relates to the field of radio engineering and can be used for broadband analysis of the electronic situation.

Если частота принимаемого сигнала выше половины частоты дискретизации цифрового приемника, то такой приемник работает в режиме субдискретизации [1]. Преимущество использования субдискретизации заключается в многократном расширении диапазона обрабатываемых частот при сохранении или незначительном увеличении объема используемой аппаратуры. Однако в условиях сложной сигнальной обстановки сигналы на входе широкополосного приемника с большой вероятностью накладываются во времени. При этом даже в отсутствие наложения спектров сигналов возникает ошибка определения частоты. Характер этой ошибки зависит от конкретной схемы приемника с субдискретизацией.If the frequency of the received signal is higher than half the sampling frequency of a digital receiver, then such a receiver operates in the subsampling mode [1]. The advantage of using subsampling lies in the multiple expansion of the range of processed frequencies while maintaining or slightly increasing the amount of equipment used. However, in a complex signal environment, signals at the input of a wideband receiver are likely to overlap in time. In this case, even in the absence of aliasing of the signal spectra, an error occurs in determining the frequency. The nature of this error depends on the specific downsampling receiver circuitry.

Из технического уровня известен приемник с субдискретизацией, описанный в патенте [2]. Приемник содержит три канала, каждый из которых содержит АЦП. Один канал может измерять частоту в первой зоне Найквиста, т.е. если частота входного сигнала меньше половины частоты дискретизации. Соответственно, при использовании только одного канала для измерения частоты во второй и последующей зонах Найквиста возникает неоднозначность. Два канала используются для определения входной частоты, превышающей частоты дискретизации. Третий канал в широком диапазоне частот устраняет неоднозначность определения частоты, возникающую по причине соответствия одному кортежу (упорядоченному набору, в котором важен порядок следования элементов) частот в первой зоне Найквиста нескольких значений входной частоты.From the technical level known receiver with downsampling, described in the patent [2]. The receiver contains three channels, each containing an ADC. One channel can measure the frequency in the first Nyquist zone, i. E. if the frequency of the input signal is less than half the sampling frequency. Accordingly, when using only one channel for frequency measurement in the second and subsequent Nyquist zones, ambiguity arises. Two channels are used to detect an oversampling input frequency. The third channel in a wide frequency range eliminates the ambiguity in determining the frequency arising from the correspondence to one tuple (an ordered set, in which the order of elements is important) of frequencies in the first Nyquist zone of several values of the input frequency.

Принцип определения входной частоты

Figure 00000001
в многоканальном приемнике с субдискретизацией в общем случае основан на решении системы линейных сравнений [3, 4]:The principle of determining the input frequency
Figure 00000001
in a multichannel receiver with downsampling, in the general case, it is based on the solution of a system of linear comparisons [3, 4]:

Figure 00000002
(1)
Figure 00000002
(one)

где

Figure 00000003
- число каналов,
Figure 00000004
- целое число, модуль которого равен частоте
Figure 00000005
измеренной в первой зоне Найквиста i-го канала приемника,
Figure 00000006
- частоты дискретизации, используемые в каналах приемника. Значения
Figure 00000004
могут принимать как положительные, так и отрицательные значения;
Figure 00000007
- только неотрицательные.where
Figure 00000003
- number of channels,
Figure 00000004
- an integer, the modulus of which is equal to the frequency
Figure 00000005
measured in the first Nyquist zone of the i-th receiver channel,
Figure 00000006
- sampling rates used in the receiver channels. The values
Figure 00000004
can take both positive and negative values;
Figure 00000007
- only non-negative ones.

Согласно системе (1) любую входную частоту

Figure 00000008
можно представить как сумму или разность частоты дискретизации произвольно выбранного i-го канала приемника
Figure 00000009
, умноженной на некоторое неотрицательное число, и частоты
Figure 00000010
, определенной в первой зоне Найквиста i-го канала приемника.According to system (1), any input frequency
Figure 00000008
can be represented as the sum or difference of the sampling rate of an arbitrarily chosen i-th receiver channel
Figure 00000009
multiplied by some non-negative number, and the frequency
Figure 00000010
defined in the first Nyquist zone of the i-th receiver channel.

Для определения реальной частоты входного сигнала

Figure 00000011
приемник должен по кортежу
Figure 00000012
построить все возможные кортежи
Figure 00000013
и решить для каждого из них систему сравнений (1).To determine the actual frequency of the input signal
Figure 00000011
receiver must by tuple
Figure 00000012
build all possible tuples
Figure 00000013
and solve for each of them a system of comparisons (1).

В частном случае решение системы сравнений (1) и, соответственно, определение частот выполняются на основе разворота амплитудных спектров сигналов, обнаруженных во всех каналах, на единую частотную ось во множество зон Найквиста в порядке, обратном их наложению при дискретизации. Сигналы считаются обнаруженными на тех частотах, которые соответствуют совпадению на единой частотной оси спектральных составляющих, обнаруженных во всех каналах. Такой подход используется в [5].In a particular case, the solution of the comparison system (1) and, accordingly, the determination of frequencies is performed based on the rotation of the amplitude spectra of the signals detected in all channels on a single frequency axis into a set of Nyquist zones in the reverse order of their superposition during sampling. Signals are considered detected at those frequencies that correspond to the coincidence on a single frequency axis of the spectral components detected in all channels. This approach is used in [5].

Определение частот наложенных во времени сигналов в таком приемнике затруднено. Так, в трехканальном приемнике одному сигналу в i-м канале соответствует своя частота в первой зоне Найквиста

Figure 00000014
(фиг. 1). Таким образом, этому сигналу соответствует кортеж значений
Figure 00000015
Но при наличии на входе нескольких сигналов невозможно понять, каким входным частотам соответствуют те или иные кортежи. Например, сигналы с частотами
Figure 00000016
и
Figure 00000017
формируют соответствующие им кортежи частот в первой зоне Найквиста
Figure 00000018
и
Figure 00000019
(фиг. 2). На фиг. 2 для примера выделен кортеж, соответствующий сигналу с частотой
Figure 00000016
. Однако частоты в первой зоне Найквиста могут сформировать и такой кортеж частот, который будет соответствовать несуществующей частоте на входе приемника
Figure 00000020
(фиг. 3). Найденная таким образом частота
Figure 00000020
является ложной. Для данного приемника устранение ложных частот решается с помощью технического решения, описанного в [6] и принимаемого за прототип. Для определения M частот наложенных во времени сигналов используется M+1 каналов обработки с различными частотами дискретизации. В каждом канале выполняется аналого-цифровое преобразование, вычисление амплитудного спектра на основе быстрого преобразования Фурье и сравнение амплитуд спектральных составляющих с величиной заранее выбранного порога обнаружения. Значения частот, соответствующие максимальным амплитудам сигнала, используются в алгоритме устранения неоднозначности при оценке нескольких частот. Этот алгоритм определяет истинные частоты на основе необходимого количества их обнаружения в разных каналах. Недостатком данного технического решения является большое количество каналов обработки, которое зависит от количества принимаемых сигналов. Determining the frequencies of time superimposed signals in such a receiver is difficult. So, in a three-channel receiver, one signal in the ith channel corresponds to its own frequency in the first Nyquist zone
Figure 00000014
(Fig. 1). Thus, this signal corresponds to a tuple of values
Figure 00000015
But if there are several signals at the input, it is impossible to understand which input frequencies these or those tuples correspond to. For example, signals with frequencies
Figure 00000016
and
Figure 00000017
form the corresponding tuples of frequencies in the first Nyquist zone
Figure 00000018
and
Figure 00000019
(Fig. 2). FIG. 2, for example, a tuple corresponding to a signal with a frequency
Figure 00000016
... However, the frequencies in the first Nyquist zone can form such a tuple of frequencies, which will correspond to a non-existent frequency at the input of the receiver.
Figure 00000020
(Fig. 3). The frequency found in this way
Figure 00000020
is false. For this receiver, the elimination of false frequencies is solved using the technical solution described in [6] and taken as a prototype. To determine the M frequencies of the time superimposed signals, M + 1 processing channels with different sampling rates are used. Each channel performs analog-to-digital conversion, calculation of the amplitude spectrum based on the fast Fourier transform, and comparison of the amplitudes of the spectral components with the value of the preselected detection threshold. The frequency values corresponding to the maximum signal amplitudes are used in the disambiguation algorithm when evaluating multiple frequencies. This algorithm determines the true frequencies based on the required number of detections in different channels. The disadvantage of this technical solution is the large number of processing channels, which depends on the number of received signals.

Целью предлагаемого способа является обеспечение возможности определения частот наложенных во времени сигналов в приемнике с субдискретизацией при уменьшении количества каналов обработки.The purpose of the proposed method is to provide the ability to determine the frequencies of superimposed signals in time in the receiver with downsampling while reducing the number of processing channels.

Технический результат заключается в уменьшении массы и габаритных размеров приемника, а также повышении его надежности.The technical result consists in reducing the mass and overall dimensions of the receiver, as well as increasing its reliability.

Указанный результат достигается тем, что используется предлагаемый способ определения частоты в цифровом многоканальном приемнике с субдискретизацией. При этом в каждом канале выполняется аналого-цифровое преобразование, вычисление амплитудного спектра каждой оцифрованной последовательности и сравнение амплитуд спектральных составляющих с величиной заранее выбранного порога обнаружения. В каналах используются различные частоты дискретизации. Дополнительно в диапазоне рабочих частот приемника измеряют минимальное и максимальное значения коэффициента передачи каждого канала. Частоты обнаруженных спектральных составляющих развертывают во всех каналах во множество зон Найквиста на единую ось частот в порядке, обратном их наложению при дискретизации. Сравнивают между собой обнаруженные в каналах сигналы, развернутые во множество зон Найквиста, по частоте и амплитуде. При совпадении сигналов по частоте и амплитуде принимают решение об их существовании на этих частотах. Причем решение о совпадении сигналов по амплитуде принимают, если для каждой пары каналов выполняются два условия:This result is achieved by using the proposed method for determining the frequency in a digital multichannel receiver with downsampling. In this case, analog-to-digital conversion is performed in each channel, the amplitude spectrum of each digitized sequence is calculated and the amplitudes of the spectral components are compared with the value of the preselected detection threshold. The channels use different sampling rates. Additionally, in the range of operating frequencies of the receiver, the minimum and maximum values of the transmission coefficient of each channel are measured. The frequencies of the detected spectral components are swept in all channels into a plurality of Nyquist zones on a single frequency axis in the reverse order of their superposition during sampling. The signals detected in the channels, deployed in many Nyquist zones, are compared with each other in frequency and amplitude. When the signals coincide in frequency and amplitude, a decision is made about their existence at these frequencies. Moreover, the decision on the coincidence of the signals in amplitude is made if two conditions are met for each pair of channels:

- отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не превышает отношения максимального значения коэффициента передачи одного канала к минимальному значению коэффициента передачи другого;- the ratio of signal amplitudes at the outputs of the channels does not exceed the ratio of the maximum value of the transmission coefficient of one channel to the minimum value of the transmission coefficient of the other;

- отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не ниже отношения минимального значения коэффициента передачи одного канала к максимальному значению коэффициента передачи другого.- the ratio of the signal amplitudes at the outputs of the channels is not lower than the ratio of the minimum value of the transmission coefficient of one channel to the maximum value of the transmission coefficient of the other.

Сравнение по амплитуде может выполняться только для одного канала попарно с остальными.Amplitude comparison can be performed only for one channel in pairs with the others.

При сравнении амплитуд сигналов на выходах каналов отношение максимального значения коэффициента передачи одного канала к минимальному значению коэффициента передачи другого и отношение минимального значения коэффициента передачи одного канала к максимальному значению коэффициента передачи другого выбираются с запасами с учетом предполагаемых погрешностей измерения.When comparing the signal amplitudes at the channel outputs, the ratio of the maximum value of the transfer coefficient of one channel to the minimum value of the transfer coefficient of the other and the ratio of the minimum value of the transfer coefficient of one channel to the maximum value of the transfer coefficient of the other are chosen with margins, taking into account the assumed measurement errors.

На практике в широком частотном диапазоне на вход приемника поступают случайные сигналы от различных источников радиоизлучения, находящихся на разных расстояниях от приемника и имеющих различные мощность и другие параметры излучения. Поэтому при широком динамическом диапазоне приемника, который на практике обеспечивается использованием соответствующих АЦП, сигналы на входе приемника значительно различаются по мощности. Соответственно, для определения принадлежности сигнала в первой зоне Найквиста тому или иному входному сигналу можно выполнять сравнение сигналов в первой зоне Найквиста по амплитуде. Таким образом, возможность определения частот наложенных во времени сигналов обеспечивается различением сигналов по амплитуде. In practice, in a wide frequency range, random signals from various sources of radio emission, located at different distances from the receiver and having different power and other radiation parameters, arrive at the input of the receiver. Therefore, with a wide dynamic range of the receiver, which in practice is ensured by the use of appropriate ADCs, the signals at the receiver input differ significantly in power. Accordingly, to determine whether the signal in the first Nyquist zone belongs to one or another input signal, it is possible to compare the signals in the first Nyquist zone in amplitude. Thus, the possibility of determining the frequencies of the signals superimposed in time is ensured by distinguishing the signals by their amplitude.

Однако на практике приемник имеет разноканальность, вызванную разницей коэффициентов передачи каналов, и неравномерность коэффициента передачи в каждом канале, вызванную работой в широкой частотной полосе. При сравнении по амплитуде требуется учет разноканальности и неравномерности.In practice, however, the receiver has channel diversity caused by the difference in gains of the channels, and unevenness in the gain in each channel, caused by operation in a wide frequency band. When comparing in amplitude, it is required to take into account the diversity of channels and unevenness.

Для этого до проведения частотных измерений измеряют минимальное

Figure 00000021
и максимальное
Figure 00000022
значения коэффициента передачи каждого канала приемника во всем диапазоне рабочих частот.For this, before carrying out frequency measurements, measure the minimum
Figure 00000021
and the maximum
Figure 00000022
values of the transmission coefficient of each channel of the receiver in the entire range of operating frequencies.

Рассмотрим два канала приемника, на входы которых поступает сигнал с амплитудой А. На выходе первого канала амплитуда сигнала составляет A1изм, на выходе второго - амплитуда составляет A2изм.Consider two receiver channels, the inputs of which receive a signal with amplitude A. At the output of the first channel, the signal amplitude is A 1meas , at the output of the second, the amplitude is A 2meas .

Возможны два крайних случая, которым соответствует наибольшая разница коэффициентов передачи в каналах 1 и 2. В первом случае отношение амплитуд сигналов на выходах каналов определяется, как:Two extreme cases are possible, which correspond to the largest difference in the transmission coefficients in channels 1 and 2. In the first case, the ratio of the signal amplitudes at the channel outputs is determined as:

Figure 00000023
Figure 00000023

Во втором случае:In the second case:

Figure 00000024
Figure 00000024

Таким образом, если выполняется условие:Thus, if the condition is met:

Figure 00000025
Figure 00000025

то можно считать, что сигналы на выходах каналов Aизм1 и Aизм2 относятся к одному входному сигналу.then we can assume that the signals at the outputs of channels A meas1 and A meas2 refer to the same input signal.

В общем виде с учетом взятия запаса на погрешность измерения это условие можно сформулировать как:In general terms, taking into account the margin for the measurement error, this condition can be formulated as:

Figure 00000026
(2)
Figure 00000026
(2)

где

Figure 00000027
и
Figure 00000028
- коэффициенты запаса, выбираемые с учетом предполагаемых погрешностей измерения, m и n - номера каналов приемника,
Figure 00000029
а j и p - номера обнаруженных в первой зоне Найквиста сигналов,
Figure 00000030
M - число сигналов, обнаруженных в первой зоне Найквиста.where
Figure 00000027
and
Figure 00000028
are the safety factors selected taking into account the expected measurement errors, m and n are the numbers of the receiver channels,
Figure 00000029
and j and p are the numbers of signals detected in the first Nyquist zone,
Figure 00000030
M is the number of signals detected in the first Nyquist zone.

При условии совпадения по частоте составляющих спектра входного сигнала, развернутых во множество зон Найквиста, и отношении амплитуд на выходах каналов, удовлетворяющем условию (2), принимается решение о том, что сигналы на выходах каналов соответствуют одному входному сигналу. При несоблюдении этого условия принимается решение о том, что сравниваемые по амплитуде сигналы соответствуют разным сигналам на входе приемника. Provided that the frequency of the components of the spectrum of the input signal, deployed in a plurality of Nyquist zones, and the ratio of the amplitudes at the outputs of the channels, satisfying condition (2), the decision is made that the signals at the outputs of the channels correspond to one input signal. If this condition is not met, a decision is made that the signals compared in amplitude correspond to different signals at the receiver input.

Сравнение по амплитуде должно выполняться для всех каналов попарно. Т.е. для трехканального приемника сравниваются амплитуды в каналах 1 и 2, 1 и 3, 2 и 3. Amplitude comparison should be performed for all channels in pairs. Those. for a three-channel receiver, the amplitudes in channels 1 and 2, 1 and 3, 2 and 3 are compared.

Сравнение по амплитуде может выполняться только для одного канала попарно с остальными. Один из каналов считается первым, соответственно, для (2) получаем:

Figure 00000031
. Тогда для трехканального приемника проверка должна быть выполнена, например, для каналов 1 и 2, 1 и 3. Отличие разницы между максимальным и минимальным (минимальным и максимальным) коэффициентами передачи каналов 2 и 3 от разниц тех же величин между другими парами каналов повышает точность попарного сравнения по амплитуде между всеми каналами. Однако отсутствие сравнения между каналами 2 и 3 позволяет сократить объем вычислений и на практике незначительно влияет на достоверность принятого в результате всех сравнений решения, если коэффициенты передачи каналов отличаются незначительно.Amplitude comparison can be performed only for one channel in pairs with the others. One of the channels is considered the first, respectively, for (2) we get:
Figure 00000031
... Then, for a three-channel receiver, a check must be performed, for example, for channels 1 and 2, 1 and 3. The difference between the maximum and minimum (minimum and maximum) gains of channels 2 and 3 from the differences of the same values between other pairs of channels increases the accuracy of the pairwise comparison in amplitude between all channels. However, the absence of a comparison between channels 2 and 3 allows one to reduce the amount of computations and, in practice, insignificantly affects the reliability of the decision made as a result of all comparisons, if the transmission coefficients of the channels differ insignificantly.

Поскольку количество каналов цифрового приемника N не зависит от количества одновременно обрабатываемых сигналов M, то N может быть минимальным. Соответственно, в отличие от прототипа, с увеличением количества сигналов не возрастают масса и габаритные размеры приемника, а также не снижается его надежность. Таким образом, достигается технический результат, на который направлен предлагаемый способ.Since the number of digital receiver channels N does not depend on the number of simultaneously processed signals M, then N can be minimal. Accordingly, unlike the prototype, with an increase in the number of signals, the mass and overall dimensions of the receiver do not increase, and its reliability does not decrease either. Thus, the technical result, which the proposed method is aimed at, is achieved.

На фиг. 1 для трехканального приемника представлен сигнал в первой зоне Найквиста, а также соответствующий ему истинный входной сигнал.FIG. 1 shows the signal in the first Nyquist zone for a three-channel receiver, as well as the corresponding true input signal.

На фиг. 2 рассмотрен случай, аналогичный представленному на фиг. 1, но для двух сигналов.FIG. 2, a case similar to that shown in FIG. 1, but for two signals.

Фиг. 3 иллюстрирует нахождение ложной частоты при наличии двух сигналов на входе.FIG. 3 illustrates finding the false frequency when there are two signals at the input.

На фиг. 4 приведена схема приемника, реализующего предлагаемый способ.FIG. 4 shows a diagram of a receiver that implements the proposed method.

Пример осуществления предлагаемого способа поясняется на основе схемы цифрового многоканального приемника (фиг. 4). Приемник содержит N каналов. В каждом канале последовательно включены АЦП 1, устройство вычисления спектра (УВС) 2 и устройство обнаружения (УО) 3. Каналы подключены к решающему устройству 4.An example of implementation of the proposed method is illustrated on the basis of a digital multichannel receiver circuit (Fig. 4). The receiver contains N channels. In each channel, ADC 1, a spectrum calculator (UVS) 2 and a detection device (ID) 3 are connected in series. The channels are connected to a solver 4.

Диапазон рабочих частот приемника превышает половину самой высокой частоты дискретизации, т.е. приемник работает в режиме субдискретизации. Предварительно, до приема сигналов, в диапазоне рабочих частот приемника измеряют минимальное и максимальное значения коэффициента передачи каждого канала. При работе приемника смесь входных сигналов с частотами

Figure 00000032
разветвляется на N каналов. В каналах с помощью АЦП 1.1 - 1.N выполняют аналого-цифровое преобразование с различными частотами дискретизации. На практике для расширения полосы рабочих частот перед каждым АЦП 1 могут использовать дополнительное устройство выборки и хранения. После оцифровки в каждом канале с помощью устройства вычисления спектра 2 получают амплитудный спектр оцифрованной последовательности, полученной с учетом своей частоты дискретизации. Устройство обнаружения 3 выполняет обнаружение спектральных отсчетов, превышающих заданный порог, и измеряет соответствующую данному отсчету частоту в первой зоне Найквиста
Figure 00000014
. Затем в решающем устройстве 4 получают оценки истинных частот входных сигналов. С этой целью для обнаруженных спектральных составляющих развертывают спектры во всех каналах во множество зон Найквиста на единую ось частот в порядке, обратном их наложению при дискретизации. Выбирают частоты, совпадающие во всех каналах по частотному положению и амплитуде. Причем решение о совпадении сигналов по амплитуде принимают, если для каждой пары каналов (или для каждой пары каналов, образованной с одним из каналов) выполняются два условия:The operating frequency range of the receiver exceeds half the highest sampling rate, i.e. the receiver operates in downsampling mode. Previously, before receiving signals, in the operating frequency range of the receiver, the minimum and maximum values of the transmission coefficient of each channel are measured. When the receiver is operating, the mixture of input signals with frequencies
Figure 00000032
branches into N channels. Analog-to-digital conversion with different sampling rates is performed in the channels using ADC 1.1 - 1.N. In practice, an additional sampling and storage device can be used to expand the bandwidth in front of each ADC 1. After digitization in each channel using a spectrum calculator 2, the amplitude spectrum of the digitized sequence is obtained, obtained taking into account its sampling frequency. Detector 3 detects spectral samples exceeding a predetermined threshold and measures the frequency corresponding to this sample in the first Nyquist zone
Figure 00000014
... Then, in the solver 4, estimates of the true frequencies of the input signals are obtained. For this purpose, for the detected spectral components, the spectra are scanned in all channels into a plurality of Nyquist zones on a single frequency axis in the reverse order of their superposition during sampling. Select frequencies that coincide in all channels in terms of frequency position and amplitude. Moreover, the decision on the coincidence of the signals in amplitude is taken if for each pair of channels (or for each pair of channels formed with one of the channels) two conditions are met:

- отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не превышает отношения максимального значения коэффициента передачи одного канала к минимальному значению коэффициента передачи другого;- the ratio of signal amplitudes at the outputs of the channels does not exceed the ratio of the maximum value of the transmission coefficient of one channel to the minimum value of the transmission coefficient of the other;

- отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не ниже отношения минимального значения коэффициента передачи одного канала к максимальному значению коэффициента передачи другого. - the ratio of the signal amplitudes at the outputs of the channels is not lower than the ratio of the minimum value of the transmission coefficient of one channel to the maximum value of the transmission coefficient of the other.

При совпадении по частотному положению и амплитуде для соответствующих оценок частот

Figure 00000033
принимают решение о существовании на них сигналов.In case of coincidence in frequency position and amplitude for the corresponding frequency estimates
Figure 00000033
make a decision about the existence of signals on them.

Для осуществления способа используется представленный на фиг. 4 приемник. Входящие в приемник АЦП 1.1 - 1.N выбираются в соответствии с диапазоном рабочих частот. УВС 2.1 - 2.N, УО 3.1 - 3.N и решающее устройство 4 на практике могут быть реализованы программно, например, на базе ПЛИС. Таким образом, реализация способа возможна с использованием доступной электронной компонентной базы.The method shown in FIG. 4 receiver. The ADCs 1.1 - 1.N included in the receiver are selected according to the operating frequency range. UVS 2.1 - 2.N, UO 3.1 - 3.N and solver 4 in practice can be implemented in software, for example, based on FPGA. Thus, the implementation of the method is possible using the available electronic component base.

Список источниковList of sources

1. Кондаков Д. В., Лавров А. П. Определение частотного спектра многокомпонентного радиосигнала в цифровом приемнике с субдискретизацией // Радиотехника. 2019. Т. 83, № 9(13). С. 52-61.1. Kondakov DV, Lavrov AP Determination of the frequency spectrum of a multicomponent radio signal in a digital receiver with subsampling // Radiotekhnika. 2019.Vol. 83, No. 9 (13). S. 52-61.

2. Патент US 5099194 A. Digital frequency measurement receiver with bandwidth improvement through multiple sampling of real signals / Richard B. Sanderson, James B. Y. Tsui. № 672310; заявл. 06.03.1991; опубл. 24.03.1992.2. Patent US 5099194 A. Digital frequency measurement receiver with bandwidth improvement through multiple sampling of real signals / Richard B. Sanderson, James B. Y. Tsui. No. 672310; declared 03/06/1991; publ. 03.24.1992.

3. Huang X., Bai R., Jin X., Fu H. Robust and Efficient Frequency Estimator for Undersampled Waveforms Based on Frequency Offset Recognition / PLoS ONE. 2016. Vol. 11, № 10. e0163871. doi:10.1371/journal.pone.0163871.3. Huang X., Bai R., Jin X., Fu H. Robust and Efficient Frequency Estimator for Undersampled Waveforms Based on Frequency Offset Recognition / PLoS ONE. 2016. Vol. 11, no. 10. e0163871. doi: 10.1371 / journal.pone.0163871.

4. Xiao L., Xia X. G. Frequency Determination from Truly Sub-Nyquist Samplers Based on Robust Chinese Remainder Theorem // Signal Processing. 2018. Vol. 150, p. 248-258.4. Xiao L., Xia X. G. Frequency Determination from Truly Sub-Nyquist Samplers Based on Robust Chinese Remainder Theorem // Signal Processing. 2018. Vol. 150, p. 248-258.

5. Патент RU 2516763 C1. Приемное устройство / А. Н. Кренев и др. № 2012143923/08; заявл. 15.10.2012; опубл. 20.05.2014, Бюл. № 14.5. Patent RU 2516763 C1. Receiving device / A. N. Krenev et al. No. 2012143923/08; declared 10/15/2012; publ. 05/20/2014, Bul. No. 14.

6. Патент US 5293114 A. Frequency measurement receiver with means to resolve an ambiguity in multiple frequency estimation / William S. McCormick, James B. Y. Tsui. № 997262; заявл. 24.12.1992; опубл. 08.03.1994.6. Patent US 5293114 A. Frequency measurement receiver with means to resolve an ambiguity in multiple frequency estimation / William S. McCormick, James B. Y. Tsui. No. 997262; declared 12.24.1992; publ. 03/08/1994.

Claims (3)

1. Способ определения частоты в цифровом многоканальном приемнике с субдискретизацией, при котором в каждом канале выполняют аналого-цифровое преобразование, вычисление амплитудного спектра каждой оцифрованной последовательности, сравнение амплитуд спектральных составляющих с величиной заранее выбранного порога обнаружения, причем частоты дискретизации в каналах различны, отличающийся тем, что в диапазоне рабочих частот приемника измеряют минимальное и максимальное значения коэффициента передачи каждого канала, частоты обнаруженных спектральных составляющих развертывают во всех каналах во множество зон Найквиста на единую ось частот в порядке, обратном их наложению при дискретизации, сравнивают между собой обнаруженные в каналах сигналы по частоте и амплитуде, при совпадении сигналов по частоте и амплитуде принимают решение об их существовании на этих частотах, причем решение о совпадении сигналов по амплитуде принимают, если для каждой пары каналов отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не превышает отношения максимального значения коэффициента передачи одного канала к минимальному значению коэффициента передачи другого и отношение амплитуд сигналов на выходах каналов не ниже отношения минимального значения коэффициента передачи одного канала к максимальному значению коэффициента передачи другого.1. A method for determining the frequency in a digital multichannel receiver with downsampling, in which an analog-to-digital conversion is performed in each channel, the amplitude spectrum of each digitized sequence is calculated, the amplitudes of the spectral components are compared with the value of the preselected detection threshold, and the sampling frequencies in the channels are different, differing in that that in the operating frequency range of the receiver the minimum and maximum values of the transmission coefficient of each channel are measured, the frequencies of the detected spectral components are swept in all channels into a plurality of Nyquist zones on a single frequency axis in the reverse order of their superposition during sampling, the signals detected in the channels are compared by frequency and amplitude, when the signals coincide in frequency and amplitude, a decision is made on their existence at these frequencies, and the decision on the coincidence of signals in amplitude is taken if for each pair of channels the ratio of signal amplitudes to the output ax of the channels does not exceed the ratio of the maximum value of the transmission coefficient of one channel to the minimum value of the transmission coefficient of the other, and the ratio of the signal amplitudes at the outputs of the channels is not lower than the ratio of the minimum value of the transmission coefficient of one channel to the maximum value of the transmission coefficient of the other. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сравнение по амплитуде может выполняться только для одного канала попарно с остальными.2. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude comparison can be performed only for one channel in pairs with the others. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сравнении амплитуд сигналов на выходах каналов отношение максимального значения коэффициента передачи одного канала к минимальному значению коэффициента передачи другого и отношение минимального значения коэффициента передачи одного канала к максимальному значению коэффициента передачи другого умножаются на коэффициенты запаса, выбираемые с учетом предполагаемых погрешностей измерения. 3. The method according to claim 1, characterized in that when comparing the amplitudes of the signals at the outputs of the channels, the ratio of the maximum value of the transfer coefficient of one channel to the minimum value of the transfer coefficient of the other and the ratio of the minimum value of the transfer coefficient of one channel to the maximum value of the transfer coefficient of the other are multiplied by the safety factors , selected taking into account the expected measurement errors.
RU2021110815A 2021-04-16 2021-04-16 Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver RU2761983C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110815A RU2761983C2 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110815A RU2761983C2 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2021110815A RU2021110815A (en) 2021-06-17
RU2021110815A3 RU2021110815A3 (en) 2021-11-01
RU2761983C2 true RU2761983C2 (en) 2021-12-14

Family

ID=76377274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110815A RU2761983C2 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761983C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114296629A (en) * 2021-12-28 2022-04-08 五邑大学 Signal acquisition method and system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101825660A (en) * 2010-05-05 2010-09-08 天津大学 High-efficiency measurement method for sinusoidal signal frequency in undersampling and implementation device
WO2012049680A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Elbit Systems Ltd. Wideband signal analyzer
US8902365B2 (en) * 2007-03-14 2014-12-02 Lance Greggain Interference avoidance in a television receiver
RU2682562C2 (en) * 2017-08-25 2019-03-19 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Method of determining frequency in a matrix receiver

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8902365B2 (en) * 2007-03-14 2014-12-02 Lance Greggain Interference avoidance in a television receiver
CN101825660A (en) * 2010-05-05 2010-09-08 天津大学 High-efficiency measurement method for sinusoidal signal frequency in undersampling and implementation device
WO2012049680A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Elbit Systems Ltd. Wideband signal analyzer
RU2682562C2 (en) * 2017-08-25 2019-03-19 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Method of determining frequency in a matrix receiver

Also Published As

Publication number Publication date
RU2021110815A3 (en) 2021-11-01
RU2021110815A (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8116709B2 (en) Frequency measuring broadband digital receiver
EP0125838A2 (en) Direction finding
US4408284A (en) Signal processing system
RU2761983C2 (en) Method for determining frequencies of multiple signals in subsampling receiver
US10386397B2 (en) Method for detecting signals in a frequency-ambiguous digital receiver, and digital receiver implementing such a method
US7266465B1 (en) Wideband digital IFM receiver with frequency confirmation
Helton et al. FPGA-based 1.2 GHz bandwidth digital instantaneous frequency measurement receiver
RU2382495C1 (en) Method for automatic detection of narrow-band signals
Max Testing high speed high accuracy analog to digital converters embedded in systems on a chip
US7738598B1 (en) Detection and time-of-arrival estimation using an IFM receiver
JP6361546B2 (en) Signal processing device
RU2682562C2 (en) Method of determining frequency in a matrix receiver
US11418422B1 (en) Received-signal rate detection
RU2429494C1 (en) Detection method of multiple narrow-band radio signals in broad band of frequencies
US20040161028A1 (en) Method and apparatus for use in DSP-based testing
RU2294546C2 (en) Method for identification of radio-radiation
RU2763583C2 (en) Method for determining the frequency in a receiver with subsampling
JPH1130661A (en) Receiver
Pawłowski A simulation investigation into the signal reconstruction accuracy of the transducer with pulse frequency output
Khalid et al. A novel approach for robust instantaneous frequency measurement of simultaneous complex signals
Liou et al. Wideband signal detection by employing differential sampling rates
KR102538624B1 (en) Method of measuring phase difference for frequency measurement and interferometer direction finding and wideband digital receiver including the same
RU2768238C1 (en) Method for two-stage selection of spectral components of radio signals in multichannel radio monitoring equipment
RU2806655C2 (en) Method for detecting narrow band signals
CN114337614B (en) Comparator-based high-precision edge detection method and system