Wielokanałowy odbiornik natychmiastowego pomiaru częstotliwości sygnałów mikrofalowych

• Autorzy: Rutkowski A.

Warianty tytułu

EN

Multi-channel instantaneous frequency measurement receiver of microwave signals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podzespoły mikrofalowe rzeczywistych układów natychmiastowego pomiaru częstotliwości NPCz charakteryzują się skończonym stopniem dopasowania oraz zniekształceniami parametrów transmisyjnych. W związku z tym charakterystyki przejściowe układów NPCz są odkształcone, co jest źródłem błędów pomiaru parametrów rozpoznawanych sygnałów mikrofalowych. W pracy opisano wielokanałowe układy pomiaru częstotliwości zbudowane w oparciu o jednofunkcyjne mikrofalowe dyskryminatory częstotliwości typu cosinus JMDCzC. Opisano trzy odmiany struktur dyskryminatorów jednofunkcyjnych: układ z dwoma sprzęgaczami kwadraturowymi, układ z jednym sprzęgaczem i jednym dzielnikiem mocy oraz układ, który można zbudować przy użyciu wyłącznie dzielników mocy i szerokopasmowych przesuwników fazy. Przedstawiono algorytm pomiaru częstotliwości z dokładnością do podpasma, którego granice wyznaczono metodą porównania w kanałach PwK. Wskazano na możliwości powstania niejednoznacznych oznaczeń kodowych poszczególnych podpasm. Zaproponowano trzy metody usuwania tych niejednoznaczności. Pierwsza z nich polega na modyfikacji długości linii w układach wypracowania proporcjonalnej różnicy faz oraz na zastosowaniu elementów korekcji amplitudowo-fazowej EKAF. Podzespołami EKAF są szerokopasmowe przesuwniki fazy i tłumiki o odpowiednio dobranych parametrach. Istotą drugiej metody jest zastosowanie dodatkowego JMDCzC, którego granice rozdziału podpasm znajdują się pomiędzy podpasmami posiadającymi pierwotnie takie same oznaczenia kodowe. Trzecia metoda zapewnienia jednoznaczności pomiaru przewiduje zastosowanie dodatkowego dyskryminatora oraz adaptacyjnego algorytmu estymacji częstotliwości, który wynik pomiaru uzupełnia o bit rozstrzygający (z kanału dodatkowego) tylko wówczas, gdy bieżącym wynikiem pomiaru będzie oznaczenie kodowe przypisane pierwotnie co najmniej dwóm podpasmom. Wskazano na możliwość dodatkowego zwiększenia rozdzielczości pomiaru poprzez analizę napięć wyjściowych dyskryminatora metodą porównania każdy z każdym KzK zaproponowaną przez autora w [6].

EN

The microwave components of instantaneous frequency measurement IFM devices are often not good matched and have distortions of their transmission characteristics. In this connection, transition characteristics of the IFM devices are significantly deformed. It causes that parameters of the received signals are measured with big errors. In the paper, multi-channel frequency measurement devices have been described. The presented equipments are made up of the so-called single function cosine type microwave frequency discriminators. There have been analysed three versions of single function discriminators: device with two directional couplers, discriminator with a single directional coupler and with a single power splitter, and the third structure can be made up of several power splitters and phase shifters only. The algorithm of frequency estimation with of one sub-band resolution was presented. This algorithm uses so-called method of comparison within the channels. The possibility of coming into being of ambiguity in sub-band marking has been revealed. Three methods for obtaining the unambiguity of frequency measurement were proposed. First of them is based on modification of length of transmission lines inside the discriminator and on using additional amplitude — phase correction elements. The essence of the second method is application of supplementary single function microwave cosine type discriminator with adequate moved borders of its frequency subbands. In the third method of ambiguity removing, it is necessary to use additional (one or more) single function discriminator and to apply the so-called adaptive algorithm of frequency estimation. This algorithm adds the so-called casting bit to the result of frequency measurement only in this case when current code was originally ascribed to two or more sub-bands. It was pointed out that increase in measurement resolution can be achieved by analysing all of discriminators output voltages using a comparison method called each with each.

Słowa kluczowe

PL

odbiornik natychmiastowego pomiaru częstotliwości; NPCz; mikrofale; odbiornik wielokanałowy

EN

instantaneous frequency measurement receiver; multi-channel receiver; IFM; microwaves

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 56, nr 2
• Strony: 253--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr.

Twórcy

autor

Rutkowski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, Zakład Mikrofal, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] S. E. Lipsky, Measure new threat frequencies instantly, Microwaves, December 1970, 49-56.
• [2] B. Smólski, Analiza i synteza mikrofalowych układów natychmiastowego pomiaru częstotliwości, Dodatek do Biuletynu WAT, nr 7(335), Warszawa, 1980.
• [3] B. Stec, Analiza i badania mikrofalowego dyskryminatora częstotliwości, Biul. WAT, nr 7(431), Warszawa, 1988.
• [4] J. B. Tsui, Digital Microwave Receivers, Theory and Concepts, Artech House, Dedham 1989.
• [5] J. J. Ferr, Frequency discriminators, Watkins-Johnson Company Tech-Notes, vol. 16, no. 4, July/August 1989.
• [6] A. Rutkowski, Analiza parametrów mikrofalowych dyskryminatorów fazy i częstotliwości z analogowym i cyfrowym przetwarzaniem napięć wyjściowych, rozprawa doktorska, WAT, Warszawa, 1990.
• [7] R. J. Wiegand, Radar Electronic Countermeasures System Design, Artech House, Boston–London, 1991.
• [8] Katalog firmy FILTRONIC Components Ltd, 1993.
• [9] J. B. Y. Tsui, J. N. Hedge, Instantaneous frequency measurement (IFM) receiver with two signal capability, patent USA nr 5,291,125, March 1, 1994.
• [10] B. Stec, A. Rutkowski, Jednofunkcyjny mikrofalowy dyskryminator częstotliwości typu "cosinus", Elektronika, nr 3, 1994, 17-19.
• [11] W. B. Sullivan, Simultaneous signal errors in wideband IFM receivers, Microwave Journal, vol. 38, no. 9, September 1995, 86-100.
• [12] R. O. Schmidt, Simultaneous signals IFM receiver using plural delay line correlators, patent USA nr 5, 440, 228, August 8, 1995.
• [13] A. Rutkowski, Dyskryminator częstotliwości z interferometrem zbudowanym na bazie 3dB dzielników mocy i 3dB sprzęgaczy kierunkowych — Typ I, Rozdział 5.1 Projekt koncepcyjnego odbiornika IFM (wykonanego zespołowo w ramach pracy nr 327/WAT/2000).
• [14] J. Kampa, J. Kuś, 6-bit digital frequency discriminator for the 6-18 GHz band, The 13th International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications, MIKON-2000, Poland, Wrocław, May 22-24, 2002, vol. 2, 682-685.
• [15] A. Rutkowski, Mikrofalowe przesuwniki fazy ze strojnikami równoległymi, Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, 49, z. 2, 2003, 201-224.
• [16] J. Kuś, Increasing the resolution of microwave frequency discriminator, XV International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications, MIKON-2004, Poland, Warszawa, May 17-19, 2004, vol. 1, 218-221.
• [17] G. M. Barbosa, J. C. Araujo dos Santos, 2-4 GHz digital frequency discriminator (DFD) design for microwave receivers, Microwave and Optoelectronics, 2005 SBMO/IEEE, MTT-S International conference, 25-28 July 2005, 381-385.
• [18] H. Gruchałła, M. Czyżewski, A. Słowik, Koncepcja detektora sygnałów jednoczesnych w układach natychmiastowego pomiaru częstotliwości, I Konferencja Naukowa "Urządzenia i Systemy Radioelektroniczne UISR 2005", Soczewka k. Płocka, 21-23 września 2005, wydanie na CD.
• [19] B. Stec, Cz. Rećko, Analiza niejednoznaczności określania częstotliwości w MDCz z pierścieniowymi detektorami fazy, I Konferencja Naukowa "Urządzenia i Systemy Radioelektroniczne UISR 2005", Soczewka k. Płocka, 21-23 września 2005, wydanie na CD.
• [20] A. K. Rutkowski, Ł. Wojewoda, Komputerowy symulator wielokanałowego mikrofalowego dyskryminatora częstotliwości, I Konferencja Naukowa "Urządzenia i Systemy Radioelektroniczne UISR 2005", Soczewka k. Płocka, 21-23 września 2005, wydanie na CD.
• [21] A. Jossef, Y. R. Davidson, R. Levin, I. Heet, Method and apparatus for signal detection and jamming, patent USA nr 7, 023, 374 B2, April 4, 2006.