Podstawowym przeznaczeniem odbiornika natychmiastowego pomiaru częstotliwości, wyposażonego w mikrofalowy dyskryminator częstotliwości, jest szybka estymacja chwilowej wartości częstotliwości i obwiedni sygnałów mikrofalowych ciągłych oraz pojedynczych krótkich impulsów. Ograniczeniem zakresu wykorzystania standardowych wersji mikrofalowych dyskryminatorów częstotliwości jest brak możliwości odróżniania sygnałów pojedynczych od sygnałów jednoczesnych (ang. simultaneous signals) i sygnałów pokrywających się (ang. overiapping signals). Poszukiwanie możliwości pomiaru mikrofalowych sygnałów jednoczesnych oparto na analizie podobieństwa między zasadą pracy mikrofalowego dyskryminatora częstotliwości i strukturą przekształcenia Wignera-Villea (ang. Wigner-Ville distribution). W tym celu zbadano kształt charakterystyki dyskryminacyjnej MDCz w funkcji czasu opóźnienia linii transmisyjnych wykorzystanych w strukturze dyskryminatora. Wartości charakterystyki dyskryminacyjnej przedstawiono w postaci diagramu konstelacji IQ (ang. constellation diagram). Pokazano, że diagram konstelacji pojedynczego MDCz może być użyty do detekcji sygnałów jednoczesnych. Przeprowadzone analizy wykazały, że przy użyciu odbiornika natychmiastowego pomiaru częstotliwości NPCz z dwoma dyskryminatorami częstotliwości można estymować częstotliwość i moc sygnałów pojedynczych i jednoczesnych. Estymacja tych parametrów jest dokonywana przez analizę obrazu dwuelementowego diagramu konstelacji.
EN
A fast estimation of the frequency and the envelope of the continuous microwave signals as well as the single short impulses is a fundamental purpose of the instantaneousfrequency measurement receiver/IFM/fitted with one or several microwave frequency discriminators/MFD/. An operation range limitations of the standard variant of the microwave discriminators is a lack of capabilities for distinguish single signals from simultaneous ones as well as overlapping signals. Investigations for measurement capabilities of the microwave simultaneous signals were based on analysis similarities between principle of operation of the microwave frequency discriminator and a structure of the Wigner-Ville distribution. For this purpose a shape of the MFD discrimination characteristies as a function of the delay time of the transmission lines used in the discriminator structure, were investigated. Values of the discrimination characteristies were presented in the form of the IQ constellation diagram. It is revealed, that the single microwave frequency discriminator with its constellation diagram can be utilized as a simultaneous signals detector. Conducted evaluations indicated that by using the IFM with only two MFD, it is available to estimate frequency as well as power of the single and two simultaneous signals. Estimation of the above considered parameters is performed by analysis of the picture of the two-element constellation diagrams. Presented solution will be adopted in the instantaneous wideband spectrum analyser, operating without a tuned heterodyne.
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.
W ramach doskonalenia metod i systemów natychmiastowego pomiaru parametrów sygnałów mikrofalowych przeprowadzono szereg analiz teoretycznych oraz eksperymentów z układami rzeczywistymi i sygnałami z modulacjami typu LFM, FSK i PSK. Miały one na celu oceną jakości szerokopasmowego rozpoznawania sygnałów za pomocą mikrofalowych dyskryminatorów częstotliwości MDCz. Wykonano symulator programowy MDCz_WK1. Podczas eksperymentu zidentyfikowano skutecznie nie tylko wewnętrzną strukturę częstotliwościową, ale także struktury fazowe rzeczywistych sygnałów z modulacjami różnych typów. Wyniki potwierdziły poprawność zaprojektowania i wykonania podzespołów oraz efektywność opracowanych algorytmów i realizujących je programów komputerowych, służących do estymacji parametrów analizowanych sygnałów mikrofalowych.
EN
At present, many radars and telecommunication systems use so-called simple and complex signals. This second group of signals is characterised by various type of internal frequency and phase modulation or keying. Due to this, the fast and exact recognition of microwave signals is the very difficult and extremely important problem. Many series of theoretical analysis and experiments using designed devices and real signals with modulations type of LFM, FSK, and PSK were carried out within the confines of improving the methods and systems of microwave signals parameters fast measurement. They were aimed at quality evaluation of wideband signals' analysis process by means of microwave frequency discriminator (MFD). MDCz_WK1 computer program was made for simulations. It enables us changing the parameters of all elements of MFD independently. The instantaneous frequency evaluation method of so-called maximum pair (MP) and a method of detection exceeding the threshold (DET) were accomplished in this simulator. During the hardware experiments there was correctly recognized not only internal frequency structure but phase keying of real signals with different kinds of modulation as well. The obtained results confirmed the correctness of the devices' structure and efficiency of algorithms accomplishing estimation of parameters of microwave signals being analysed.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.