LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові фазочастотні вимірювачі девіації частоти із підвищеними швидкодією та точністю

можливості.

На підставі методу запропоновано та розроблено спосіб та ряд пристроїв для вимірювання девіації частоти та їх вузлів: лічильників фазових циклів, цифрових миттєвих фазометрів, комбінаційних пристроїв узгодження. У межах малих девіацій частот похибка вимірювання подібних пристроїв у 3-5 раз переважає аналоги.

На основі програмного та апаратного забезпечення MAX + PLUS II “Altera” здійснено комп'ютерне моделювання та практична реалізація у програмованих логічних інтегральних схемах.

Ключові слова: девіація частоти, повний фазовий зсув, лічильник фазових циклів, цифровий миттєвий фазометр, квадратурний фазорозщіплювач, фазочастотний синтезатор, програмована логічна інтегральна схема.


Pivovar O.S. Digital phase-frequency meters of frequency deviation with heightened speed and accuracy. - Manuscript.

Thesis for obtaint the scientific degree of the candidate of technical science on the speciality 05.11.08 - measuring instruments. - Vinnytsia State Technical University, Vinnytsia, 2001.

The thesis is devoted to development of methods and devices of frequency deviation measurement.

The digital measurement method of radio parameters signals with an angle modulation is offered which based on definition of complete phase shift on intervals to a multiple half of period of a baseband signal. The application of a method for signals with small indexes of modulation (< 10...20) is in the calibration equipment. The given method is generalized by introduction of phase-frequency feedback, that allows to use it for signals with a unknown carrier frequency.

On the basis of the method the number of devices for measurement of frequency deviation designed: counters of phase cycles, digital instantaneous phase meters, combinative devices of interfacing. The measuring error of similar devices in 3-5 times exceeds clones, in limits of indexes of modulation are offered and elaborated.

On the basis of the software MAX + PLUS II "Altera" the computer simulation and practical implementation in programmed logical integrated circuits are realized.

Keywords: frequency deviation, complete phase shift, counter of phase cycles, digital instantaneous phase meter, quadrature phase splitter, phase-frequency synthesizer programmed logical integrated circuit.


Пивовар О.С. Цифровые фазочастотные измерители девиации частоты с повышенными быстродействием и точностью. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.08 - радиоизмерительные приборы. - Винницкий государственный технический университет, Винница, 2001.

Диссертация посвящена разработке методов и устройств измерения девиации частоты на основе фазочастотной обработки измерительной информации.

Анализ известных отечественных и зарубежных методов и устройств измерения девиации частоты показал, что в условиях измерения девиаций частот при низких индексах модуляции существующим методам свойственна низкая точность и скорость измерения. Для увеличения быстродействия и точности при подобных условиях измерения девиации частоты предложено использовать фазочастотные методы и устройства обработки сигналов. Среди фазочастотных методов измерения девиации частоты предложено выделить методы високого быстродействия, методы высокой точности и цифровой компенсации.

Разработан цифровой фазочастотный метод измерения параметров радиосигналов с угловой модуляцией высокого быстродействия, который состоит в определении полного фазового сдвига на интервале половины периода модулирующего сигнала. Полный фазовый сдвиг определяется путем независимого измерения количества фазовых циклов и мгновенных значений фазовых сдвигов в точках нуль-переходов модулирующего сигнала.

При разработке предложенного метода доработан алгоритм согласования независимых результатов измерений по которому результаты независимых измерений фазовых циклов подвергаются коррекции на фазовый квадрант в зависимости от показаний фазометров. Индекс угловой модуляции и девиация частоты находится в простой функциональной зависимости от полного фазового сдвига, определяющейся характером модулирующей функции. Наиболее эффективно применение метода для сигналов с малыми индексами модуляции (<10..20) в калибрационной аппаратуре.

Проведено усовершенствование разработанного метода путем введения фазочастотной обратной связи и расширения интервала измерения. Показано, что эффективное время измерения при сохранении преимуществ по точности относительно аналогов не превышает сотни периодов модулирующего колебания. Использование фазочастотного синтезатора позволило уменьшить составляющую погрешности, связанную с неточностью установки опорной частоты. Для уменьшения составляющей, связанной с асинхронностью процесса измерения предложено череспериодное изменение значения начальной фазы на противоположное. Модификация метода позволила существенно уменьшить погрешности измерения, использовать его для сигналов с неизвестной несущей частотой, определять значение центральной частоты для сигналов со сложной модуляцией и относить его к фазочастотным методам высокой точности.

На основе предложенного метода предложен и разработан способ измерения девиации частоты, который позволяет осуществлять измерение девиации частоты для сигналов с малыми индексами модуляции с методической погрешностью в 3-5 раз меньше существующих аналогов, с сохранением точности измерения аналогов при больших индексах модуляции.

Для использования в данном способе предложен ряд устройств с учетом из дальнейшей реализации в структурах программируемых логических интегральных схем: счетчик фазовых циклов, который допускает на 30% большие изменения частоты входного сигнала; серию схем цифровых мгновенных фазометров с минимизацией времени подготовки измерения; 4-х фазный 32-канальный мгновенный фазометр с временем измерения составляющем несколько задержек логических элементов; комбинационные устройства согласования независимых измерений счетчика фазовых циклов и мгновенных фазометров; фазочастотных синтезаторов частот, позволяющих с дихотомическим шагом перестраиваться под управлением предложенного девиометра .

На основе программного обеспечения MAX + PLUS II “Altera” осуществлено компьютерное моделирование для всех предложенных схем. Для проверки правильности функционирования разработаны алгоритмы и программы получения тест-верторов MAX + PLUS II при точности задания интервалов времени 0,1нс. На основе тест-векторов проведена проверка работоспособности и метрологический анализ предложенных схем на этапе проектирования для разных конфигураций структур. Предложенный способ измерения реализован в структуре программируемых логических интегральных схем фирмы “Altera” EPM7128SLC84-7.

Ключевые слова: девиация частоты, полный фазовый сдвиг, счетчик фазовых циклов, цифровой мгновенный фазометр, квадратурный фазорасщепитель, фазочастотный синтезатор, программируемая логическая интегральная схема.