Разработка и исследование структуры цифрового измерителя частоты для системы мгновенного измерения частоты
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-144-152
EDN: RBJKZD
Аннотация
В статье предложен новый способ измерения частоты на основе однобитного аналого-цифрового преобразователя. В отличие от известного способа измерения частоты с использованием линии задержки, разработанная структурная схема измерителя, реализующая предложенный способ, позволяет избавиться от линий задержки для измерения частоты в широком диапазоне частот и резко сократить массогабаритные параметры всего измерителя при интегральной реализации. В отличие от других известных цифровых измерителей, данные о которых имеются в печатных источниках, предложенный способ позволяет повысить точность измерения частоты в широком диапазоне частот.
Об авторах
А. Н. Ляшук
Омский государственный технический университет
Россия
Россия
Ляшук Алексей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики» Омского государственного технического университета
AuthorID (РИНЦ): 742615
ResearcherID: R-2812-2016
г. Омск
П. И. Пузырёв
Омский государственный технический университет
Россия
Россия
Пузырёв Павел Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики»
AuthorID (SCOPUS): 54391518700
ResearcherID: E-8041-2014
г. Омск
С. А. Завьялов
Омский государственный технический университет
Россия
Россия
Завьялов Сергей Анатольевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики»
AuthorID (SCOPUS): 57221599219
ResearcherID: E-8661-2014
г. Омск
Список литературы
1. Bendat J. S. Principle and Applications of Random Noise Theory. New York: Wiley, 1958. 431 p.
2. East P. W. Fifty years of instantaneous frequency measurement // IET Radar, Sonar & Navigation. 2012. No. 6. P. 112–122. DOI:10.1049/iet-rsn.2011.0177.
3. Collins J. H., Grant P. M. A review of current and future components for electronic warfare receivers // IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. 1981. Vol. 28, no. 3. P. 117–125. DOI: 10.1109/T-SU.1981.31234.
4. Blerkom R. Van, Freeman D. G., Crutchfield R. C. Frequency Measurement Techniques // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1968. Vol. 17, no. 2. P. 133– 145. DOI: 10.1109/TIM.1968.4313684.
5. Василенко В. Э., Дикарев Б. Д., Зикий А. Н. [и др.]. Экспериментальное исследование приёмника мгновенного измерения частоты // Известия ЮФУ. Технические науки. 2008. № 3 (80). C. 168–171. EDN: KNOFGV.
6. Kvachev M. A., Puzyrev P. I., Semenov K. V. Research of Instantaneous Frequency Measurement Receiver // 2020 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2020. P. 1–5. DOI: 10.1109/Dynamics50954.2020.9306185.
7. Егоров Н., Кочемасов В. Мгновенное измерение частоты: методы и средства // Электроника: наука, технология, бизнес. 2017. № 5 (00165). С. 136–141. DOI: 10.22184/1992-4178.2017.165.5.136.141. EDN: YTXTAT.
8. Mazim N. J. N. B., Ain M. F., Hassan S. I. S. ADS simulation of 2 to 5 GHz IFM correlator // 2005 Asia-Pacific Conference on Applied Electromagnetics. Johor, Malaysia, 2005. P. 203–206. DOI: 10.1109/APACE.2005.1607807.
9. Gruchala H., Czyzewski M. The instantaneous frequency measurement receiver in the complex electromagnetic environment // 15th International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications (IEEE Cat. No. 04EX824). Warsaw, Poland, 2004. Vol. 1. P. 155–158. DOI: 10.1109/MIKON.2004.1356885.
10. Lam D., Buckley B. W., Lonappan C. K. [et al.]. Ultra-wideband instantaneous frequency estimation // IEEE Instrumentation & Measurement Magazine. 2015. Vol. 18, no. 2. P. 26–30. DOI: 10.1109/MIM.2015.7066680.
11. Pandolfi C., Fitini E., Gabrielli G. [et al.]. Comparison of analog IFM and digital frequency measurement receivers for electronic warfare // The 7th European Radar Conference. Paris, France, 2010. P. 232–235.
12. Thornton M. J. Ultra-broadband frequency discriminator designs for IFM receivers // IEE Colloquium on Multi-Octave Active and Passive Components and Antennas. London, UK, 1989, P. 13/1–13/4.
13. Goavec A., Vauché R., Gaubert J. [et al.]. Instantaneous frequency measurement for IR-UWB signal in CMOS 130 nm // 2016 IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS). Monte Carlo, Monaco, 2016. P. 157–160. DOI: 10.1109/ICECS.2016.7841156.
14. Rahimpour H., Masoumi N. Design and Implementation of a High-Sensitivity and Compact-Size IFM Receiver // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2019. Vol. 68, no. 7. P. 2602–2609. DOI: 10.1109/TIM.2018.2866312.
15. Wu Ruey-Beei, Chao Fang-Lin. Flat spiral delay line design with minimum crosstalk penalty // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology: Part B. 1996. Vol. 19, no. 2. P. 397–402. DOI: 10.1109/96.496044.
16. Rahimpour H., Masoumi N. High-Resolution Frequency Discriminator for Instantaneous Frequency Measurement Subsystem // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2018. Vol. 67, no. 10. P. 2373–2381. DOI: 10.1109/TIM.2018.2816804.
17. Rahimpour H., Masoumi N., Keshani S. [et al.]. A High Frequency Resolution Successive-Band Shifted Filters Architecture for a 15-bit IFM Receiver // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2019. Vol. 67, no. 5. P. 2028–2035. DOI: 10.1109/TMTT.2019.2904259.
18. Rahimpour H., Masoumi N. A 6-bit Instantaneous Frequency Discriminator Based on Band-Stop Resonators // 2018 Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE). Mashhad, Iran, 2018. P. 255–259. DOI: 10.1109/ICEE.2018.8472583.
19. Fields T. W., Sharpin D. L., Tsui J. B. Digital channelized IFM receiver // 1994 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (Cat. No. 94CH3389-4). San Diego, CA, USA, 1994. P. 87–90. DOI: 10.1109/NTC.1994.316686.
20. Yingjiao R., Wenfang L. Research on Digital Instantaneous Frequency Measurement Based on Passive Positioning System // 2018 IEEE 4th International Conference on Computer and Communications (ICCC). Chengdu, China. 2018. P. 1008–1012. DOI: 10.1109/CompComm.2018.8780982.
21. Su Yu, Jiang Defu. Digital Instantaneous Frequency Measurement of a Real Sinusoid Based on Three Sub-Nyquist Sampling Channels // Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 2020. P. 1–11. DOI: 10.1155/2020/5089761.
22. Keshani S., Masoumi N. Improved Frequency Accuracy of IFM Using Minimum Mean Squared Error Algorithm // Electrical Engineering (ICEE). Mashhad, Iran, 2018. P. 260–264. DOI: 10.1109/ICEE.2018.8472591.
23. Keshani S., Masoumi N., Rahimpour H. [et al.]. Digital Processing for Accurate Frequency Extraction in IFM Receivers // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2020. Vol. 69, no. 9. P. 6092–6100. DOI: 10.1109/TIM.2020.2969063.
24. Hirai A., Tsutsumi K., Tsuru M. [et al.]. A 0.1-to-10 GHz Digital Frequency Discriminator IC with Time to Digital Converter and Adaptive Control of Frequency Division Ratio for Instantaneous Frequency Measurement // 2019 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS). Boston, MA, USA, 2019. P. 1287–1290. DOI: 10.1109/MWSYM.2019.8700846.
25. Wang C., Li Y., Li K. A High-precision FFT Frequency Offset Estimation Algorithm based on Interpolation and Binary Search // 2019 IEEE 3rd Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC). Chengdu, China, 2019. P. 437–442. DOI: 10.1109/ITNEC.2019.8729465.
26. Kanai H., Chubachi N., Suzuki H. A method to evaluate accuracy of FFT-based periodicity analysis for short length signal in low SNR // [Proceedings] ICASSP-92: 1992 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. San Francisco, CA, USA, 1992. Vol. 5. P. 45–48. DOI: 10.1109/ICASSP.1992.226662.
27. Lee Soon-Woo, Kang Jimyung, Kim Yong-Hwa [et al.]. Simple threshold estimation for a 1-bit ADC in a low complex IR-UWB receiver // 2008 IEEE International Conference on UltraWideband. Hannover, Germany, 2008. P. 215–217. DOI: 10.1109/ICUWB.2008.4653389.
28. Norouzi Y., Shahbazi H., Mirzaei S. Performance Analysis Of Mono-bit Digital Instantaneous Frequency Measurement (Difm) Device // Mathematical Problems in Engineering. 2017. P. 11. DOI: 10.22060/eej.2017.12155.5050.
29. Mahlooji S., Mohammadi K. Very High Resolution Digital Instantaneous Frequency Measurement Receiver // 2009 International Conference on Signal Processing Systems. Singapore. 2009. P. 177–181. DOI: 10.1109/ICSPS.2009.43.
30. Helton J., Chen C. -I. H., Lin D. M. [et al.]. FPGA-Based 1. 2 GHz Bandwidth Digital Instantaneous Frequency Measurement Receiver // 9th International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED 2008). San Jose, CA, USA, 2008. P. 568–571. DOI: 10.1109/ISQED.2008.4479798.
31. Krone S., Fettweis G. Capacity of communications channels with 1-bit quantization and oversampling at the receiver // 2012 35th IEEE Sarnoff Symposium. Newark, NJ, USA, 2012. P. 1–7. DOI: 10.1109/SARNOF.2012.6222713.
32. Landau L. T. N., Dörpinghaus M., Lamare R. C. [et al.]. Achievable rate with 1-bit quantization and oversampling at the receiver using continuous phase modulation // 2017 IEEE 17th International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband (ICUWB). Salamanca, Spain, 2017. Vol. 17, Issue 10. P. 1–7. DOI: 10.1109/ICUWB.2017.8250995.
33. Stein M. S. Performance analysis for time-of-arrival estimation with oversampled low-complexity 1-bit a/d conversion // 2017 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). New Orleans, LA, USA, 2017. P. 4491–4495. DOI: 10.1109/ICASSP.2017.7953006.
34. Mezghani A., Nossek J. A. Analysis of Rayleigh-fading channels with 1-bit quantized output // 2008 IEEE International Symposium on Information Theory, Toronto, ON, Canada, 2008. P. 260–264. DOI: 10.1109/ISIT.2008.4594988.
35. Takuto Ohtaguro, Masato Saito, Takaya Yamazato. Experimental Study on Noise Aided 4PAM Receiver with 1bit ADC // The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE). Japan, Poster Presentation, 2021. URL: https://ken.ieice.org/ken/paper/20211028BCgX/eng/ (дата обращения: 15.09.2023).
36. Abdelhameed D., Umebayashi K., Atzeni I. [et al.]. Enhanced Signal Detection and Constellation Design for Massive SIMO Communications With 1-Bit ADCs // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 11749–11765. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3242210.
37. Mohammadkarimi M., Ardakani M. Optimal Channel Equalizer for mmWave Massive MIMO Using 1-bit ADCs in Frequency-Selective Channels // IEEE Communications Letters. 2020. Vol. 24, no. 4. P. 882–885. DOI: 10.1109/LCOMM.2020.2966477.
38. Abdelhameed D., Umebayashi K., Al-Tahmeesschi A. [et al.]. Enhanced Signal Detection for Massive SIMO Communications with 1-Bit ADCs // 2021 IEEE 22nd International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). Lucca, Italy, 2021. P. 66–70. DOI: 10.1109/SPAWC51858.2021.9593128.
39. Lin D. M., Liou L. L., Benson S. [et al.]. Mono-bit digital chirp receiver using mono-bit IFM (instantaneous frequency measurement) receiver as a core // Proceedings of the 2011 IEEE National Aerospace and Electronics Conference (NAECON). Dayton, OH, USA, 2011. P. 348–351. DOI: 10.1109/NAECON.2011.6183130.
Рецензия
Для цитирования:
Ляшук А.Н., Пузырёв П.И., Завьялов С.А. Разработка и исследование структуры цифрового измерителя частоты для системы мгновенного измерения частоты. Омский научный вестник. 2024;10(2):144-152. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-144-152. EDN: RBJKZD
For citation:
Lyashuk A.N., Puzyrev P.I., Zavyalov S.A. Development and research of the structure of a digital frequency meter for an instantaneous frequency measurement system. Omsk Scientific Bulletin. 2024;10(2):144-152. (In Russ.) https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-144-152. EDN: RBJKZD
Просмотров:
3
JATS XML
Послать статью по эл. почте 