close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Метрологія-2014
Харків
МОДЕЛИРОВАНИЕ АППАРАТНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ СИСТЕМЫ
СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫ
А.А. Костыря, С.А. Плехно, В.Н. Науменко
Харьковский национальный университет радиоэлектроники,
г. Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (057)700-22-84, факс (057)- 702-10-13,
e-mail: [email protected]
The algorithm common view needs for synchronization dispersed measures time and
frequency. This model shows potential accuracy time and frequency synchronization by common
sources, by different varies parameters of analog-digital converters.
Обеспечение высокой точности сличения стандартов(эталонов) времени и частоты
является одной из задач синхронизации. Одними из перспективных систем, которые
позволяют обеспечить высокую точность и скрытность, являются системы
синхронизации, которые работают согласно алгоритму общего охвата (АОО).
Особенность работы АОО заключается в том, что в пространственно разнесенных
пунктах одновременно принимается сигнал общего источника и записывается вместе с
сигналом эталона [1] относительно собственной временной шкалы. Следующим шагом
является обмен данными между пунктами и дальнейшая корреляционная обработка.
R AB ()  t
Временное положение максимума
tmax
min
so (t ) so (t  )dt
ВКФ RAB ()  max отображает временную
разность сигналов между собой. На определение точности временного положения
 влияют такие факторы, как среда распространения радиоволн, задержки в антеннофидерном тракте, аппаратурные погрешности, нестабильность частоты эталона,
цифровые шумы устройства.
Для оценки потенциальной точности сличения эталонов (стандартов) времени и
частоты, разработана модель, которая учитывает данные задержки и шумы. Модель
подразумевает, что сигнал общего источника коррелирован RAB (0)  max , что
позволяет определить вносимые погрешности.
Сигнал эталона
S (t ) 
cos(2 f c t  0 )
f c  f  df
Канал связи
t  t
Σ
KC (t )
Модуль АЦП
АЦП
Σ
Программный модуль
S1[k ]
R[k ]
X

S2 [k  k ]
 ADC (t )
Рис. 1 – Блок-схема модели
Прототип данной модели можно представить в виде структурной схемы
отображенной на рис. 1, и записать в виде формулы:
S (t )  SE cos(2  ( f  df )  (t  t )  0 )  ÊÑ (t )   ÀÖÏ (t )
99
Метрологія-2014
Харків
Где S (t ) - модель сигнала, включающего в себя моделированные погрешности,
S E - уровень сигнала эталона, f - частота сигнала эталона, df - нестабильность частоты
эталона, t - временная составляющая, 0 - начальная фаза сигнала, t - временная
задержка, ÊÑ (t ) - шум, вносимый каналом связи,  ÀÖÏ (t ) - шум вносимый АЦП.
Модель аналого-цифрового преобразования сигнала S (t ) , согласно теореме
Котельникова [2] представлена в следующем виде:
N
S (t )   S (k )  sinc(  f Ä (t 
k 0
k
))
fÄ
Для восстановления значений сигнала на интервале t  (k ; k  1) применяются
интерполирующие алгоритмы [3]. Данная модель реализована в виде программного
пакета, созданного в среде разработки Delphi, Блок схема алгоритма работы программы
приведена на рис. 2
НАЧАЛО
Моделирование шума
Выбор модели
сигнала
Создание модели шума
Ввод параметров
модели
Решения уравнений, преобразование в
численный вид
Создание уравнения модели
сигнала
Имитация работы АЦП,
формирование выходного массива
Формирование флуктуаций
модели уравнения
КОНЕЦ
Рис. 2 – Алгоритм работы программной модели
Результаты моделирования при фиксированных параметрах t =4E-11с.,
df =1·10Е-6 Гц,  ÀÖÏ (t ) = 6дБ/разряд, ÊÑ (t ) =0, при изменении частоты дискретизации,
N=12000 представлены в Таблице 1.
Таблица 1 – Оценка потенциальной точности при изменении частоты дискретизации
Частота, МГц
Сдвиг между каналами, с.
Максимальный разброс, с.
200
-4.049E-11
1,026E-12
100
-3,819E-11
1,402E-11
50
-1.071E-10
8.411E-11
25
-4.353E-10
2.438E-10
100
Метрологія-2014
Харків
Результаты моделирования при фиксированных параметрах f =5МГц, t =4E11с., df =1·10Е-6 Гц,  ÀÖÏ (t ) = 6дБ/разряд, ÊÑ (t ) =0, частотой дискретизации f Ä =
200МГц, N=12000 представлены в Таблице 2.
Таблица 2 – Оценка потенциальной точности при изменении разрядности АЦП
Разрядность АЦП
Сдвиг между каналами
Максимальный разброс
12
-4.006E-11
6.3544E-14
10
-3.989E-11
4.2127E-13
9
-4.067E-11
8.3621E-13
8
-4.049E-11
9.916E-13
7
-4.058E-11
4.6152E-12
6
-4.064E-11
8.5309E-12
4
-4.315E-11
2.608E-11
2
-4.588E-11
6.015E-11
1
-8.124E-11
1.123E-10
Результаты моделирования показали, что в системах синхронизации,
работающих согласно АОО, при учете погрешностей, позволяет проводить сличение
шкал с точностью эквивалентной единице пикосекунд (при применении модуля АЦП с
разрядностью 8 бит), сто соответствует требованиям систем цифровых систем связи,
радиотехнических и навигационных комплексов и др. [4].
Список литературы
1. Коваль Ю.А., Костыря А.А., Обельченко В.В., Бондарь Е.Ю., Иванова Е.А.,
Ермолаев Е.П., Милях М.В. Анализ возможностей метода общего охвата для
высокоточной синхронизации стандартов времени и частоты в пределах прямой
видимости // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – Запоріжжя: ЗНТУ,
2009. – № .1(20). –– С. 21 – 30.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. –
512 с.
3. С.А. Плехно Применение интерполирующих алгоритмов для получения оценок
сдвига шкал эталонов времени и частоты при синхронизации по общему
источнику сигналов / А.А.Костыря, В.Н.Науменко, С.А. Плехно, А.А.Сомов,
Х.Х.Асаад // Радиотехника. Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. № 173, Х.: ХНУРЭ,
2013. – с. 88-95.
4. Величко О. М., Державна служба єдиного часу і еталонних частот – необхідний
елемент розвитку наземної космічної інфраструктури України / Б. І.
Макаренко, В. Ю. Камінський, Б. Л. Кащеев, Я С. Клейман, В. С. Соловьев, Я. С.
Яцкив //Космічна наука і технологія. – 1997, т. 3, № 1/2. – С. 7–15.
101
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа