Метод снижения «шумового пола» цифровых анализаторов фазовых флуктуаций

В. А. Карелин, А. С. Смельчаков

Труды ИПА РАН, вып. 52, 31–35 (2020)

DOI: 10.32876/ApplAstron.52.31-35

Ключевые слова: цифровая обработка сигналов, спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций, стандарт частоты и времени, метод максимального правдоподобия, комплексный радиосигнал

Аннотация

Цель работы – дальнейшее развитие предложенного ранее метода цифровой обработки сигналов прецизионных стандартов частоты и времени для измерения фазовых шумов. Решение ряда задач создания высокоточных задающих квантовых генераторов невозможно без использования автоматизированных информационно-измерительных систем прецизионного измерения спектральной плотности мощности фазовых флуктуаций сигналов, так как фазовый шум является, по мнению авторов, важнейшим критерием стабильности частоты генераторов и синтезаторов. При построении таких систем современное состояние микроэлектроники позволяет реализовывать оптимальные методы измерений фазового сдвига радиосигналов (в частности ортогональные) в цифровом виде. Особенностью рассматриваемого алгоритма является использование синтезатора частоты квантующих импульсов, синхронизируемого эталонным сигналом. Предлагаемый метод оценки метрологических параметров фазы и частоты особенно удобен при анализе спектра флуктуаций фазы вблизи несущей частоты сигнала, где требуется высокая разрешающая способность. Кроме того, метод основан на двухканальном алгоритме оценки фазы, который, в отличие от известных алгоритмов, позволяет существенно ослабить паразитное влияние фазовой погрешности опорного сигнала. Относительно невысокая вычислительная сложность метода достигается специальным выбором частоты квантующего сигнала. В работе обоснована основная идея предлагаемого метода и дается детальное математическое описание измерительного процесса. Показано, что высокая чувствительность метода достигается за счет стробоскопического эффекта при временном квантовании исследуемого сигнала. Реализация синтезированного алгоритма показана на примере цифровой структуры высокоточной оценки разности фаз на основе ортогонального метода. Рассмотренный алгоритм положен в основу разработки прецизионного цифрового прибора для оценки характеристик стабильности фазы и частоты.

Цитирование