Preview

Advanced Engineering Research

Расширенный поиск

Метод оценивания длительности временного интервала с использованием одновременных измерений фазы в системе одновременно и независимо работающих генераторов

https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-105-110

Полный текст:

Аннотация

Введение. Статья посвящена разработке метода оценивания текущих частотно–временных параметров каждого из совокупности одновременно и независимо функционирующих генераторов в составе радиоэлектронной системы. Рассмотрен общий случай, при котором отклонение истинных значений номинальных параметров генераторов от предполагаемых значений указанных параметров определяется не только случайным, но и долговременным отклонением частоты. Целью работы является обобщение метода оценивания частотно– временных параметров сигналов (долговременной номинальной частоты и текущего отклонения частоты от номинального значения) на основе одновременного измерения фаз сигналов, формируемых в системе независимо функционирующих генераторов. Постановка задачи – рассматривается система из одновременно и независимо функционирующих генераторов, каждый из которых формирует гармонические сигналы, частотно– временные параметры которых, такие как средняя частота, являются в течение некоторого интервала наблюдения постоянными, но известными с недостаточной точностью из–за влияния внешних факторов (изменение температуры, давления, напряжения питания и т.д.). Требуется по результатам измерений фаз сигналов, формируемых генераторами на измерительных интервалах, принадлежащих интервалу наблюдения, в пределах которых значения средней частоты остаются постоянными, получить оценки частотно–временных параметров сигналов – длительности измерительного интервала, значений долговременной частоты и среднеквадратического отклонения частоты.

Математическая модель и методы решения. Рассматривается система одновременно и независимо функционирующих генераторов. Долговременное значение частоты сигнала для каждого из генераторов на интервале наблюдения остается постоянным, но известным с некоторой погрешностью. В течение интервала наблюдения проводится  несколько измерений фазы сигналов  каждого из генераторов. При этом текущие значения частоты сигнала и длительности измерительного интервала имеют случайные отклонения от долговременных значений и подчиняются нормальному закону распределения с нулевым математическим ожиданием и известной величиной дисперсии.

Оценивание частотно-временных параметров по результатам измерения фаз сигналов проводится с использованием многомерной функции правдоподобия. В качестве оценок случайного отклонения частоты сигналов и длительностей интервалов измерения, выбираются значения, доставляющие максимум функции правдоподобия. Нахождение максимума проводится на основе решения переопределенной системы линейных алгебраических уравнений.

Результаты исследования. Разработана новая математическая модель и численно–аналитический метод определения частотно–временных параметров сигналов, учитывающие как долговременное постоянное отклонение частоты, так и кратковременные отклонение, носящие случайный характер.

Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при разработке и создании информационно–измерительных и информационно-телекоммуникационных систем, в том числе территориально распределенных систем. Получаемые оценки частотно-временных параметров позволяют повысить стабильность частоты сигналов и соответственно повысить точность проводимых измерений и качество передачи информации.

Об авторах

Д. Д. Габриэльян
ФГУП «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи»
Россия

г. Ростов-на-Дону



А. А. Костоглотов
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

г. Ростов-на-Дону



О. А. Сафарьян
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

г. Ростов-на-Дону



Л. В. Черкесова
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
Россия

г. Ростов-на-Дону



О. В. Дворников
ОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт»
Беларусь

г. Минск



Список литературы

1. Vasilyev AF, Merkulov EA. Programmiruemyi tsifrovoi preselektor dlya sistem radiosvyazi dvoinogo naznacheniya [Programmable digital preselector for dual-purpose radio communication systems]. Vestnik of DSTU. 2012;12(2-1):5–11. (In Russ.)

2. Gabriel’yan DD, Prygunov AA, Prygunov AG, et al. Metod otsenki chastot v sisteme generatorov [Method of estimating frequency generator system]. Physical Bases of Instrumentation 2012;1(2):72-77. (In Russ.)

3. Gabriel’yan DD, Safaryan OA. Proyavlenie svoistva ehmerdzhentnosti v sisteme nezavisimo funktsioniruyushchikh generatorov pri ispol'zovanii metoda statisticheskoi stabilizatsii chastoty [The emergence property in a system of independently functioning generators using the method of statistical frequency stabilization]. Journal of Radio Electronics. 2019, no. 8. Available from: http://jre.cplire.ru/jre/aug19/2/text.pdf. DOI 10.30898/1684- 1719.2019.8.2 (In Russ.)

4. Gabriel’yan DD, Safaryan OA. Obobshchennyi metod statisticheskogo otsenivaniya chastoty odnovremenno i nezavisimo funktsioniruyushchikh generatorov [Generalized method for statistical estimation of frequency of simultaneously and independently functioning generators]. Journal of Radio Electronics. 2020, no. 5. Available from: http://jre.cplire.ru/jre/may20/5/text.pdf. DOI 10.30898/1684-1719.2020.5.5 (In Russ.)

5. Safaryan OA. Modelirovanie protsessa stabilizatsii chastoty generatorov v infokommunikatsionnykh sistemakh [Simulation of generator frequency stabilization in infocommunication systems]. Vestnik of DSTU. 2016;16(4):150-154. (In Russ.)

6. Safaryan OA, Sakharov IA, Boldyrikhin NV, et al. Method of Reducing Phase Noise in the System Simultaneously and Independently Operating the High-Frequency Signal Generators. Engineering Computations. Emerald Group Publishing Ltd. 2017;34(8):2586-2594.

7. Korn G, Korn T. Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [Handbook of Mathematics for researchers and engineers]. Moscow: Nauka; 1974. 832 p. (In Russ.)

8. Mazmishvili AI. Teoriya oshibok i metod naimen'shikh kvadratov [Error theory and the least squares method]. Moscow: Nedra; 1978. 310 p. (In Russ.)

9. Neydorf RA. Approksimatsionnoe postroenie matematicheskikh modelei po tochechnym ehksperimental'nym dannym metodom «cut-glue» [Approximating mathematical model development according to point experimental data through “cut-glue” method]. Vestnik of DSTU. 2014;14(1):45–59. (In Russ.)

10. Kostoglotov AA, Deryabkin IV, Lazarenko SV, et al. Synthesis of Phase-Locked Loop System Structure with Adaptation Based on Combined-Maximum Principle. MATEC Web of Conferences “2016 3rd International Conference on Mechanics and Mechatronics Research, ICMMR 2016”. 2016;77:15002. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20167715002

11. Demir A, Mehrotra A, Roychowdhury J. Phase noise in oscillators: A unifying theory and numerical methods for characterization. IEEE Trans. Circuits Syst. I. Fundam. Theory Appl. 2000;47(5):655-674.

12. Hati A, Nelson C, Howe DA. Reducing oscillators PM noise from AM-PM correlation. Electronics Letters. 2014;50(17):1195-1197. DOI: 10.1049/el.2014.2210

13. Huang X, Jiao J, Sun F, et al. Prediction, simulation, and verification of the phase noise in 80-MHZ low- phase-noise crystal oscillators. Proc. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2015;62(9):1599-1604.

14. Cheng Lei, Hongwei Chen, Minghua Chen, et al. Recirculating Frequency Shifting Based Wideband Optical Frequency Comb Generation by Phase Coherence Control. IEEE Photonics Journal. 2015;7(1);1300107.

15. Wei Chen, Qin Liu, Nan Cheng, et al. Joint Time and Frequency Dissemination Network Over Delay- Stabilized Fiber Optic Links. IEEE Photonics Journal. 2015;7(3):7901609.

16. Shu Sun, Rappaport TS, Thomas TA, et al. Investigation of Prediction Accuracy, Sensitivity and Parameter Stability of Large-Scale Propagation Path Loss Models for 5G Wireless Communications. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2016;65(5):2843-2860.


Для цитирования:


Габриэльян Д.Д., Костоглотов А.А., Сафарьян О.А., Черкесова Л.В., Дворников О.В. Метод оценивания длительности временного интервала с использованием одновременных измерений фазы в системе одновременно и независимо работающих генераторов. Advanced Engineering Research. 2021;21(1):105-110. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-105-110

For citation:


Gabrielyan D.D., Kostoglotov A.A., Safaryan O.A., Cherckesova L.V., Dvornikov O.V. Method for estimating time length using simultaneous phase measurements in the system of simultaneously and independently operating generators. Advanced Engineering Research. 2021;21(1):105-110. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-105-110

Просмотров: 36


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2687-1653 (Online)