Кундюков Сергій Григорович. Удосконалення фазового радіометеорного методу синхронізації мір часу та частоти

brief description

Кундюков Сергій Григорович. Удосконалення фазового радіометеорного методу синхронізації мір часу та частоти : Дис... канд. наук: 05.12.17 2002

Кундюков С.Г. Удосконалення фазового радіометеорного методу синхронізації мір часу і частоти. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 радіотехнічні та телевізійні системи. Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2001.
Виконано комплексний аналіз джерел похибок з використанням удосконаленої узагальненої моделі фазового радіометеорного методу синхронізації. Розроблено новий спосіб обробки сигналів, що використовує зустрічний алгоритм для виміру зсуву шкал часу разом із дзеркально-ретрансляційним алгоритмом і вимірювальною антеною для компенсації апаратурної систематичної похибки. Обґрунтовано основні технічні параметри радіотехнічних систем, що реалізують фазовий радіометеорний метод синхронізації. Експериментально досліджена короткочасна фазова нестабільність затримки сигналів при метеорному поширенні радіохвиль. Теоретично обґрунтована й експериментально підтверджена можливість зниження як випадкової, так і систематичної складових похибки радіометеорного методу виміру зсуву шкал до величини порядку 1 нс.

У результаті проведених досліджень теоретично обґрунтована й експериментально підтверджена можливість зниження повної похибки фазового радіометеорного методу синхронізації мір часу і частоти до величини 1 нс і менше. Для рішення поставленої задачі виконані теоретичні й експериментальні дослідження й отримані наступні наукові і практичні результати.
1. Виконано комплексний аналіз джерел похибок з використанням удосконаленої узагальненої моделі ФРМС, що враховує необоротність фазових затримок у спільних трактах апаратури, а також включає пристрої формування, прийому й обробки сигналів. Вперше експериментально і теоретично досліджене нове джерело АСП, обумовлене необоротністю затримок обвідних і фаз сигналів в АФП РМСС. Як показали ці дослідження, необоротність затримок обумовлена розходженнями в режимах узгодження АФП при їхній роботі на прийом і випромінювання сигналів. У результаті аналізу алгоритмічних похибок запропонований новий дзеркально-ретрансляційний алгоритм, який дозволяє реалізувати вимір зсуву шкал у зоні прямої видимості і який став основою для розробки нового способу виміру АСП.
2. Розроблено і запатентовано новий спосіб обробки сигналів для ФРМС, що використовує зустрічний алгоритм для виміру зсуву шкал разом із дзеркально-ретрансляційним алгоритмом і вимірювальною антеною для компенсації АСП, і оригінальний пристрій для його реалізації. Важлива особливість такого алгоритму полягає в тому, що при його застосуванні компенсується АСП напівкомплекту апаратури в цілому, а не виміряються затримки сигналів в окремих блоках. При цьому охоплені пілотуванням усі блоки приймально-передавального напівкомплекту, включаючи формувачі сигналів і антенно-фідерну систему.
3. Обґрунтовано основні технічні параметри апаратури, що реалізує ФРМС. Отримано співвідношення для потенційної точності виміру часового положення когерентних дискретних складених частотних сигналів, проаналізовано вплив корельованих перешкод і зміни рівня сигналу при МПРХ на точність вимірів. Обґрунтовано вибір параметрів пристроїв дискретизації і відновлення сигналів, отримані співвідношення для розрахунків, реалізованих в апаратурі в процесі обробки ДЧС і ФМС при виявленні, розрізненні, вимірі часового положення.
4. В результаті імітаційного моделювання на ЕОМ процесів обробки сигналів у реальних пристроях фазових РМСС підтверджено відомі теоретичні положення про вплив смугового обмежника на виявлення сигналів і отримано нові результати: кількісні оцінки показників виміру часового положення ДЧС по фазах несучої і різницевої частот у залежності від параметрів смугового обмежника; залежність систематичної похибки виміру часового положення ДЧС від смуги пропускання і порядку фільтра, що обмежує спектр сигналу перед його дискретизацією; залежності імовірності помилки розрізнення фазоманіпульованих сигналів (ФМС) по коду і фазі від відношення сигнал/шум і параметрів смугового обмежника.
5. Експериментальні дослідження, виконані з використанням макетів розробленої метеорної апаратури синхронізації МЕТКА-11, підтверджують теоретично обґрунтовану можливість зниження як випадкової, так і систематичної складових похибки виміру зсуву шкал до величини порядку 1 нс .Для налагодження і виміру параметрів декількох поколінь радіометеорних систем, включаючи апаратуру МЕТКА-11, розроблені цифрові імітатори метеорного каналу синхронізації, що працюють як у режимі затримки, так і в режимі дзеркальної ретрансляції сигналів.
6. Результатом досліджень короткочасної фазової нестабільності затримки сигналів при МПРХ стало подальше уточнення кількісних оцінок, отриманих, на відміну від відомих результатів, з урахуванням знака швидкості зміни затримки і з застосуванням більш точної апаратури (МЕТКА-11). Середнє значення модуля швидкості зміни затримки для отриманих експериментальних результатів складає 1,710-7.
7. Фазові принципи побудови є найбільш перспективним напрямком удосконалення радіометеорного методу синхронізації. Вони дозволяють забезпечити конкурентноздатність радіометеорного методу в порівнянні із супутниковими (GPS, супутники зв'язку) по точності й оперативності вимірів і незалежність від закордонних систем. Фазова радіометеорна апаратура може бути використана в ДСЧЧ, для синхронізації радіоінтерферометрів з наддовгими базами, цифрових мереж зв'язку й ін., а також застосовуватися для передачі інформації між пунктами, що синхронізуються.