Értékelése frekvencia instabilitás a mutatók az időtartományban, a Rostov tudományos folyóirat
Ez a cikk ismerteti az értékelési kérdések rendkívül stabil rezgési frekvencia instabilitás. A hangsúly a rövid távú instabilitást (ELF) kimenetén kristály oszcillátor alkalmazásával értékeljük meghatározott indikátorok az időtartományban. A főbb mutatók. Egy értékelésére szolgáló algoritmus rendkívül alacsony rövid távú frekvencia instabilitása alapuló értékek szorzataként frekvencia ingadozás egyidejűleg szorzás a frekvencia is.
ÉRTÉKELÉS gyakorisága instabilitás a mutatók az időtartományban
ETO - 621373
MBA Nsue Billiet Jacinto,
Végzős hallgató az Institute of Radio Engineering Systems and Management
Déli Szövetségi Egyetem, Taganrog,
Valentin Petrovics Fedosov,
Professzor az Institute of Radio Engineering Systems and Management
Déli Szövetségi Egyetem, Taganrog,
Tereshkov Vladimir,
Docens Intézet Radio Engineering Systems and Management
Déli Szövetségi Egyetem, Taganrog,
Ez a cikk ismerteti az értékelési kérdések rendkívül stabil rezgési frekvencia instabilitás. A hangsúly a rövid távú instabilitást (ELF) kimenetén kristály oszcillátor alkalmazásával értékeljük meghatározott indikátorok az időtartományban. A főbb mutatók. Egy értékelésére szolgáló algoritmus rendkívül alacsony rövid távú frekvencia instabilitása alapuló értékek szorzataként frekvencia ingadozás egyidejűleg szorzás a frekvencia is.
Ez a cikk bemutatja, hogyan értékeli a frekvencia instabilitása rendkívül stabil rezgések. A hangsúly a rövid távú instabilitást kimenetén kristály oszcillátor alkalmazásával értékeljük meghatározott indikátorok az időtartományban. Ez a cikk ismerteti a főbb ezek a mutatók. Egy értékelésére szolgáló algoritmus rendkívül alacsony rövid távú frekvencia instabilitása alapuló értékek szorzataként frekvencia ingadozása ugyanakkor megszorozzuk a frekvencia maga propost.
Címkék: rendkívül stabil oszcillátorok, a rövid távú instabilitása a frekvencia (ELF), a paraméterek ELF értékelési módszerek és értékelési módszerek ELF.
Kulcsszavak: rendkívül stabil oszcillátorok; rövid távú frekvencia instabilitása; értékelésére alkalmas paraméterek rövid távú frekvencia instabilitás; becslésére szolgáló módszereket a rövid távú frekvencia instabilitása.
Nagy stabilitás (különösen - Quartz) óra (referencia) generátor a „szíve” a modern kommunikációs rendszerek, radar rendszerek, és sok más digitális elektronikai és távközlési rendszerek.
Sűrűségének növelése elrendezése kommunikációs csatornák a frekvenciatartományban, hogy növelje a stabilitási követelmények a helyi oszcillátor problémákat okozhat a modern radar létrehozásának szükségességét nagyfrekvenciás stabilitása referencia oszcillátor - annak relatív változása nagyságrendileg 10 -10 ... 10 -11 vagy kevesebb. Fejlesztése, tesztelése és üzemeltetése ezen generátorok szükségessé teszi, hogy az intézkedés nem csak a frekvencia a kimeneti hullámforma, de eltérések, mint a hosszú távú és rövid távú.
A koncepció a frekvencia instabilitása és fajták
A relatív gyakoriság instabilitást általában aránya határozza meg? F / f0. ahol f0 (abszolút instabilitás) - az eltérés (ellátás) a kezdeti értéke f0 frekvencia.
kristály oszcillátor (amelynek? f / f = 10? 6 ... 10? 10) jó frekvencia stabilitás, amely a használt piezoelektromos kvarcrezonátor a rezgőkör. Nagyfrekvenciás stabilitási standardokat kvantum frekvencia (? F / f = 10? 11, ... 10? 13).
Köztudott, hogy a források frekvenciájú jelek kétféle instabilitás rezgések hosszú távon, mivel a rendszeres frekvencia változás sokáig; rövid távú, határozza meg a fluktuáció (gyors) változások gyakorisága.
Hosszú távú instabilitás leírja a frekvencia bekövetkező változások hosszú ideig: ez az arány frekvenciaeltolódásának a névleges érték egy perc, óra, nap, hónap, év. A rövid távú instabilitás - a relatív ingadozása a kimeneti frekvencia közötti időintervallumban, amely másodpercekben mérhető, vagy a másodperc tört része. (A határ közötti hosszú távú és rövid távú instabilitást leggyakrabban venni, hogy az egyik vagy néhány másodperc).
Igaz pillanatnyi frekvencia értéket nem lehet meghatározni, mert a folyamat a frekvencia mérés némi időintervallum, amely alatt történhet egyidejűleg és módszeresen, és az ingadozási frekvencia változás. Tehát, hogy értékelje a tényleges érték a frekvencia használatának az átlagolt (mérésével időintervallum t) érték favg (t t.), Ami által meghatározott kifejezés:
Értékelése hosszú távú frekvencia instabilitása
Hosszú távú instabilitást definiáljuk, mint az abszolút különbség a két átlagolt frekvencia értékeket végén vett, és az elején időintervallum T értékelése hosszú távú instabilitás:
Hosszú távú frekvencia instabilitás függvényében három érv: az aktuális t. becsléséhez az időintervallum T és t idő átlagosan pillanatnyi frekvenciát. A kísérleti meghatározása a kiválasztott időközönként T szabvány idő értékelésére szabványos és a megfelelő átlagolási idő t [1, p. 163].
Ahhoz, hogy meghatározzuk a hosszú távú frekvencia instabilitás modern rendszerekben leggyakrabban alkalmazott módszer összehasonlítása példás gyakorisága, mint a legpontosabb. Használhatják többféleképpen is alkalmazzák ezt a módszert [1-3], amelynek mérési hibája ± (3 ... 3 10 -7 10 -14).
Ahhoz, hogy javítja a megbízhatóságát az eredmények meghatározására hosszú távú gyakorisága instabilitása N frekvencia mérések egy néhány időrés, amelyben fennáll a hosszú távú frekvencia instabilitása. Miután a jelenségeknek a számtani középérték gyakoriságának instabilitás:
Selejtező rövid távú frekvencia instabilitás (ELF)
Annak megállapításához, a rövid távú frekvencia instabilitása első kifejezés szerint (2) átlagoljuk frekvenciától egy időintervallum t. Ezután számítjuk a rövid távú instabilitása az abszolút frekvencia az alábbi képlettel:
Méréséhez a rövid távú frekvencia instabilitása is használhatja az eljárás összehasonlítva a hagyományos frekvencia. A legegyszerűbb módszer az elektron-megszámlálható, de sok esetben ez nem felel meg a követelményeknek a felbontás, korlátozott mennyiségben.
Egy javított eljárást kombinálva van a helyi oszcillátor frekvenciája és az elektron-ESCH megszámlálható frekvencia számláló, amely méri a különbség közötti frekvenciájú helyi oszcillátor és a teszt-generátor.
Mivel a helyi oszcillátor (referencia generátor), a forrás referencia frekvenciáját az instabilitáshoz, amelynek meg kell lennie a sorrendben (vagy legalább 3-szoros) vizsgáltuk a ritkábban instabilitás.
A szükséges minimális átlagolási időszak t egyenlő 1 / Fp különbség kimenetén a keverő, ahol fP = fc - köd - különbség frekvencia. Ha az áramkör bekapcsolt előtt Esch frekvenciaosztóból osztó tényező n. majd t = n / Fp.
Ezután rövid bizonytalanság a frekvencia határozza meg az alábbi képlet:
Ha a kiválasztott különbség frekvencia Fp. módosítják az osztás arányok n. lehet kapni különböző átlagidőkről, azaz Különböző hibák összehasonlítást. A felbontóképesség ebben az esetben egyenesen arányos mérési hiba periódus katód megszámlálható frekvenciamérő (dT 10 -3 = 3).
Hogy növelje a felbontás az alkalmazott mérések gyakorisága szorzás. Ebben az esetben a nagyobb érték a rövid távú instabilitás:
Ábra. Az 1. ábra a felbontás a meghatározása rövid távú frekvencia instabilitása N szorzó.
Ahelyett, hogy frekvencia szorzók különböző szorzás együtthatók megfelelő használata a frekvencia komparátor, amely lehetővé teszi, hogy szaporodnak a különbség gyakorisága 10 n-szer.
Rövid távú frekvencia instabilitása szintén mérhető az áramkör, amely a fázis (vagy frekvencia) detektorral.
1. ábra - függése hiba összehasonlítás frekvenciát átlagolási idő t, és megszorozzuk a frekvencia együttható n
Rövid távú ingadozások gyakorisága sokkal nagyobb hatást gyakorol a rendszer, amelynek feladata a kezelése nagy adatállomány kivonat a maximális információt a jelet.
Ezért további munkát kell tekinteni a rövid távú frekvencia instabilitása elsősorban (ELF), azaz kicsit rövid ingadozások.
Ahhoz, hogy mennyiségileg instabilitása oszcillátorok használt abszolút vagy (gyakrabban) a relatív frekvencia eltérés vagy fázis a frekvencia vagy időtartományban. Mivel a frekvencia és fázis közötti egyértelmű kapcsolat áll fenn, akkor is az összes, egymással összefüggő paraméterek jellemzik a frekvencia és a fázis-ingadozások (például, fáziszaj és frekvencia vagy óra jitter).
Ebben a tanulmányban figyelembe vesszük a mérés rövid távú frekvencia instabilitás (ELF) a generátor ingadozások paramétereket használva az időtartományban.
Teljesítmény értékelése ELF az időtartományban
Leggyakrabban az időtartományban frekvencia átmeneti bizonytalanság meghatározása az átlag (a mérési idő) relatív változását gyakorisága a vizsgált idő kell meghatározni (Alan variáció és annak módosításai).
1) Allan szórás [4] egy speciális statisztikát, kialakult az 1960-as években a tanulmány a nagy pontosságú frekvencia intézkedések - frekvencia szabványoknak. Hosszú ideig, Allan szórás szinte az egyetlen eszköz az értékelést ELF.
Olyan formában kényelmes számítástechnikai relatív ELF relatív változása Allan d f (t) (vagy a szórás a két-minta) a formája
ahol M - a mérések száma (tömbméret);
F (i) - a frekvencia értéket az i-edik dimenzióval;
f0 - (névleges) az átlagos gyakorisága;
t - közötti időintervallum frekvencia mérés.
Így, Allan variáció - a különbség a relatív MSE értékei a két frekvencia f (i + 1) és f (i); ahol az f frekvencia (i) mérjük t0 időpontban +, és az f frekvencia (i + 1) - a t0 időpontban + (i + 1) t.
Allan variancia függ a változó t és kifejezi az effektív értéke a relatív gyakoriság ingadozása értékek elválasztott t idő alatt az időintervallum T a mérés, azaz idő alatt [t0 t0 + T].
Azonban meg kell érteni, hogy ez a kifejezés (8), amely kielégítő becslése ELF másodperces időközönként kevésbé pontos mérés során a növekedési időszakban. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ezekben az esetekben a determinisztikus komponens frekvencia változás miatt minden további teljes frekvencia instabilitás és meg is haladhatja az instabil véletlen komponens.
2) izolálása és számviteli determinisztikus komponens frekvencia megváltozik képletű javasolták, ismert, mint Hadamard változása [5] vagy egy módosított Allan variációs alakú,
Ez a kifejezés a kapott frekvencia instabilitása csúcspontja deteminirovannuyu komponens által okozott frekvenciaelhúzás előforduló csak lineáris módon. Azonban a tényleges gyakorisága indulások nagyon stabil oszcillátorok ritkán fordulnak elő a lineáris. [6]
3) Ahhoz, hogy indokolják a nem-lineáris törvények hosszú távú eltolódás mértéke a [6] azt javasolják, hogy meghatározza a instabilitás bevezetésével egy feldolgozó mátrix adatkészletek alkalmazásával a legkisebb négyzetek módszerével.
4) Egy másik út az értékelése a frekvencia ingadozás generátor rendkívül stabil [7] raid pillanatnyi fázismérő. A módszer lényege az, hogy a referencia jel képződik rendszeres időközönként t és a mért pillanatnyi értékek a jel fázisának egész ezeket az időszakokat. Az érték a frekvencia ingadozás definiáljuk a különbség a jelenlegi és átlagos értékeit a különbségek a szomszédos fázisértékek a jel osztva a értéke a generált időintervallum t:
5) Egy másik módszer értékelésére rendkívül kis értékei a rövid távú frekvencia instabilitása [8] alapul megszorozzuk jelentése ingadozások egyidejűleg szorzás a frekvencia is. Így segíti a mérési feladat ELF.
Az algoritmus végrehajtása ezt a módszert a 2. ábrán látható vizsgálatoknál berutsyadva azonos generátor egy tételt (azonos gyártó), amely ad okot azt hinni nekik megközelítőleg azonos jellemzőkkel (hasznos ez - a frekvencia és frekvencia instabilitás).
Ezek a független generátorok G1 és G2 képződnek azonos frekvenciájú harmonikus rezgések és az instabilitás; így szükség van, hogy megszüntesse a jelenség a görcsrohamok gyakorisága. A rezgéseket alakítjuk digitális mintákat, amelyeket már felállítottak a 4-edik hatványon (kimeneti T1) és a 5-edik hatványon (kimenetet T2). Ezután ezek a mozgások által szűrt sávszűrő hangolt harmonikus forrás 4-ingadozások sávszűrő LP1 és 5. harmonikus a sávszűrő LP2. Miután ez a rezgés sávszűrésére kimenetek hozzá, és az így kapott összeget emeljük a 2. teljesítmény.
2. ábra Az algoritmus a szorzó-konvertáló műveletek értékelésére rövid távú frekvencia instabilitása azonos frekvencia instabilitás és generátorok
Ezután, a kapott jelet szűrtük sávszűrő PF3. hangolva összetett összetevő frekvenciája megegyezik a frekvenciáját a generátort. Ennek eredményeként a frekvencia transzformáció leírt instabilitás növekszik 41 alkalommal, és a diszperzió a szer a szórás.
Alkalmazása a szorzó, az átalakító művelet többször meg lehet növelni a keletkező bizonytalanság a frekvencia olyan értékre, amely mérhető a hagyományos digitális frekvencia, majd újraszámolja a bizonytalanság a használt generátorok, mivel a személyazonosságát a fő paramétereket.
6) Egy másik fajta meghatározó paraméterek a rövid távú bizonytalanság a oszcillátorok az időtartományban, a frekvencia vagy órajel jitter.
A leggyakrabban használt jitter digitális kommunikációs rendszerek stabilitásának az értékelésére az óra forrásokból.
Általában a jitter - egy kis random eltérés ( „jitter”) idején egy esemény (például impulzusfelfutási) saját ideális helyzetben az időtengely mentén.
Ebben az esetben a frekvencia vagy órajel jitter - egy véletlen frekvencia ingadozás (vagy pont), abszolút értékben (Hertz vagy másodperc), vagy relatív formában (dimenzió nélküli értelemben).
Jellemzően, a jitter-értékeket a standard eltérést vagy annak körét.
Modern programozható kristály oszcillátorok abszolút értéke az órajel jitter kevesebb, mint 1 ps (például, [9]).
Az órajel-frekvencia és magas frekvenciájú jitter mérhető (a frekvenciasáv akár több gigahertz) oszcilloszkóp, amely lehetővé teszi befogó nagyon kicsi (pikoszekundumban) variáció időszak vagy a jel ingadozása.
Elemezve tekinthető mutatók ELF értékelés azt a következtetést lehet levonni, hogy a jelenleg rendelkezésre álló módszerek meghatározására ELF lehet becsülni egy rövid távú frekvencia instabilitást a nagyságrendileg 10 -12 ... 10 -13.