Вимірювання частотних характеристик радіосигналами з прямокутною обвідною спектру - Автореферат

Відомо, що форма обвідної спектра ЛЧМ сигналу залежить від часу, за який відбувається зміна миттєвої частоти від мінімального до максимального значення. Отже, для підвищення точності вимірювання необхідно збільшувати час вимірювання. Відомі спектральні методи вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників дозволяють значно зменшити час вимірювання за рахунок уникнення перехідних процесів під час вимірювання (перехідні процеси проявляються значною мірою впродовж перших декількох періодів після появи тестового сигналу). АЧС сигналів, які застосовуються у спектральних методах вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників, нерівномірний і розташований у відеодіапазоні (від 0 до fв), а це значно обмежує частотний діапазон. Застосування сигналів із прямокутною обвідною амплітудно-частотного спектра у якості тестового сигналу для вимірювання АЧХ дозволить зменшити час вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників через те, що спектр вихідного сигналу чотириполюсника є пропорційним його частотній характеристиці у заданому діапазоні частот.По проведеній класифікації можна виділити дві групи методів вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників: часові методи вимірювання із використанням вимірювальних сигналів, енергетичний амплітудно-частотний спектр яких в кожен момент часу складається з однієї спектральної складової; спектральні методи, що використовують спектральні властивості багаточастотних вимірювальних сигналів, енергетичний амплітудно-частотний спектр яких в кожен момент часу складається більше, ніж з однієї спектральної складової (рис. В результаті дослідженя кожного методу було визначено, що найбільш ефективними з точки зору співвідношення “час вимірювання та точність вимірювання” є спектральні методи вимірювання амплітудно-частотних характеристик лінійних чотириполюсників, які дають можливість значно знизити вплив динамічних похибок при проведенні вимірювань та зменшити час вимірювання. Проведений аналіз відомих багаточастотних вимірювальних сигналів дозволив визначити основні вимоги до вимірювального сигналу для вимірювання амплітудно-частотних характеристик лінійних чотириполюсників. При записі періоду сигналу Т=n?, нерівномірність амплітудно-частотного спектра залежить від дробової частини числа n, а кількість гармонійних складових амплітудно-частотного спектра дорівнює цілій частині числа n. Визначені основні залежності параметрів амплітудно-частотного спектра, вказано шляхи зниження нерівномірності обвіної спектра за рахунок урахування відсічених при штучній періодизації частин функцій та корегуючої лінійної функції для функціїПроведений аналіз вимірювальних сигналів дозволив розробити вимоги до вимірювального сигналу для задач вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників, які можна викласти так: - спектральна характеристика вимірювального сигналу - прямокутна; Показано, що врахування відсічених частин функцій при розрахунках математичних моделей періодичних сигналів з прямокутним спектром, значно знижує нерівномірність обвідної спектра за степеневою залежністю, при використанні 5 доданків нерівномірність знижується до 0,01 %. Запропоновано застосування лінійної корегуючої функції для покращення нерівномірності обвідної спектра періодичного сигналу ортогонального до періодичного сигналу sinc(x), використання корегуючої функції знижує нерівномірість спектра на один порядок. Розроблено спектральний метод вимірювання АЧХ, що полягає у використанні сигналів з прямокутною обвідною спектра, який після проходження через чотириполюсник змінює обвідну енергетичного спектра пропорційно до частотної характеристики чотириполюсника. Проведено адаптацію засобів метрологічної атестації вимірювачів АЧХ, що полягає у використання електричних кіл із лінійно наростаючим та лінійно спадаючим АЧХ, що дозволить проводити атестацію вимірювачів одночасно по амплітуді і по частоті.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

1. Проведений аналіз вимірювальних сигналів дозволив розробити вимоги до вимірювального сигналу для задач вимірювання частотних характеристик лінійних чотириполюсників, які можна викласти так: - спектральна характеристика вимірювального сигналу - прямокутна;

- діапазон частот - від Fвим.п до Fвим. к;

- спектральна характеристика - неперервна;

- амплітудно-частотний спектр вимірювального сигналу детермінований у часі.

2. Розроблені математичні моделі вимірювальних сигналів із прямокутною обвідною спектра, встановлена залежність нерівномірності обвідної спектра та періоду повторення відсічених частин функцій при синтезі сигналів з прямокутним спектром. Показано, що врахування відсічених частин функцій при розрахунках математичних моделей періодичних сигналів з прямокутним спектром, значно знижує нерівномірність обвідної спектра за степеневою залежністю, при використанні 5 доданків нерівномірність знижується до 0,01 %.

3. Показана відмінність нерівномірності обвідної спектра для періодичного сигналу sinc(x) та ортогонального до нього на два порядки. Запропоновано застосування лінійної корегуючої функції для покращення нерівномірності обвідної спектра періодичного сигналу ортогонального до періодичного сигналу sinc(x), використання корегуючої функції знижує нерівномірість спектра на один порядок.

4. Розроблено спектральний метод вимірювання АЧХ, що полягає у використанні сигналів з прямокутною обвідною спектра, який після проходження через чотириполюсник змінює обвідну енергетичного спектра пропорційно до частотної характеристики чотириполюсника. Розроблені структурні схемивимірювачів АЧХ та блоків цифрового синтезатора частот і цифрового квадратурного фазообертача.

5. Проведено адаптацію засобів метрологічної атестації вимірювачів АЧХ, що полягає у використання електричних кіл із лінійно наростаючим та лінійно спадаючим АЧХ, що дозволить проводити атестацію вимірювачів одночасно по амплітуді і по частоті.

6. Проведений аналіз метрологічних похибок автоматизованого вимірювача АЧХ. Показані залежності між квантуванням по амплітуді та часу вимірювальних сигналів та нерівномірністю огинаючої спектра. Нерівномірність спектра лінійно залежить від значення ступеня квантування по амплітуді і має степеневу залежність від дискретизації по часу.

7. Експериментально досліджені похибки синтезатора сигналів з детермінованим дискретним спектром із прямокутною обвідною. Встановлено, що нерівномірність обвідної спектра в діапазоні частот від 60 КГЦ до 105 КГЦ з набором із 30 спектральних складових, розташованих рівномірним кроком, не перебільшує 2,8 %. Зміна частотного діапазону сигналу в область частот від 1200КГЦ до 1245 КГЦ не призводить до збільшення нерівномірності обвідної спектра.

1. Войтюк О.П., Любчик В.Р. Цифровий пристрій фазорозщеплення.// Вісник Технологічного університету Поділля. - 1997.- №1 - С. 81 - 83.

2. Любчик В.Р. Дослідження та аналіз деяких особливостей сигналів типу SIN(X)/X// Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологіних процесах (Технологічний університет Поділля, м. Хмельницький). - 1997. - №2. - С.93-96.

3. Троцишин І.В., Любчик В.Р. Застосування вимірювальних сигналів з прямокутною обвідною для задач вимірювання та контролю каналів звязку// Вісник Технологічного університету Поділля. - 2000. - №1. - С. 135 - 138.

4. Пивовар О.С., Любчик В.Р. Дослідження синтезаторів на базі комутаторів із зворотнім звязком// Актуальні проблеми техніки та суспільства: Збірник статей викладачів та наукових співробітників ТУП. - Хмельницький: ТУП, 1996. - Вип. 2. - С.238-243.

5. Троцишин І.В., Любчик В.Р. Пристрій широкосмугового квадратурного фазорозщіплення сигналів// IV-НТК Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологіних процесах: Збірник матеріалів конференції, Хмельницький: ТУП, 1997. - С.79.

6. Любчик В.Р., Войтюк О.П. Особливості вимірювання АЧХ зондуючими сигналами з “прямокутним спектральним вікном”// V НТК Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологіних процесах: Збірник наукових праць. - Хмельницький: ТУП. - 1998. - С. 98 - 103.

7. Любчик В.Р. Дослідження спектральних властивостей сигналів з “прямокутним спектральним вікном”// VI НТК Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологіних процесах: Збірник наукових праць. - Хмельницький: ТУП. - 1999. - С. 18 - 24.

8. Любчик В.Р., Троцишин І.В., Войтюк О.П. Розробка нових засобів метрологічної атестації вимірювачів АЧХ лінійних чотириполюсників// Сучасні енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини: Збірник наукових праць. - К.: ФАДА, ЛТД, 1999. - Випуск №6. - С 405 - 408.

9. Любчик В. Перспективи використання широкосмугових сигналів // Збірник науковх праць молодих вчених та студентів. -К.: ДАЛПУ, 1998. -Ч. 3. -С. 12.

10. Любчик В., Троцишин И. Способ измерения частотных характеристик // Информационный листок №19-99. -Хмельницкий: УНТИ. -1999.

11. Рішення про видачу патенту України № 98095157, МПК6 G01 R 27/28. Спосіб контролю частотних характеристик/ Любчик В.Р., Троцишин І.В.; Заявлено 30.09.98.

12. Рішення про видачу патенту України № 98095156, МПК6 G01 R 27/28. Спосіб вимірювання частотних характеристик/ Любчик В.Р.; Заявлено 30.09.98.

Размещено на .ru