ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 5
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.5
УДК 621.396. 6
Обобщенный метод статистического оценивания частоты одновременно и независимо функционирующих генераторов
Д. Д. Габриэльян 1, О. А. Сафарьян 2
1 Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи, 344038, Ростов-на-Дону, ул. Нансена, 130
2 Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Статья поступила в редакцию 19 апреля 2020 г.
Аннотация. Рассмотрены вопросы оценивания текущей частоты каждого из генераторов при их одновременном и независимом функционировании в составе радиоэлектронной или информационно-телекоммуникационной системы. Получение оценок частоты проводится на основе измерений фаз сигналов каждого из генераторов на каждом временном интервале измерений, определении отклонений измеряемых значений фаз от предполагаемых номинальных значений и получении оценок из условия максимума сформированной функции правдоподобия. Предлагаемое в статье подход является обобщением ранее предложенного метода статистической стабилизации частоты системы одновременно и независимо функционирующих генераторов, в котором на основе нахождения экстремума одномерной функции правдоподобия определялась текущая длительность временного интервала измерений и соответственно текущее значение частоты генератора. Предложенное обобщение заключается в следующем:
‑ формирование трехмерной функции правдоподобия, аргументами которой являются отклонение длительности временного интервала измерений от номинального значения, отклонения значений номинальных частот каждого из генераторов от соответствующих предполагаемых значений, отклонения значений относительных нестабильностей каждого из генераторов от соответствующих предполагаемых значений;
‑ совместное оценивание длительности каждого из временных интервалов измерений, отклонений частот и относительных нестабильностей каждого из генераторов от соответствующих предполагаемых значений;
‑ проведение измерений фаз сигналов каждого из генераторов на каждом временном интервале измерения.
Предлагаемое обобщение позволяет отказаться от предположений о точно известных значениях номинальной частоты и относительной нестабильности каждого из генераторов. В то же время использование предлагаемой функции правдоподобия приводит к необходимости проведения измерений фаз сигналов каждого из генераторов не на одном, а нескольких измерительных интервалах. На основе численного моделирования проанализировано повышение точности оценивания длительности временных интервалов измерений и соответственно частоты генераторов. Показано, что уточнение значений относительной нестабильности частоты каждого из генераторов не приводит к практически значимому повышению точности оценок текущих значений частоты генераторов. Предложен переход к упрощенной функции правдоподобия, при которой проводится оценка только длительности временного интервала измерений и номинальной частоты каждого из генераторов.
Ключевые слова: генераторы высокочастотных колебаний, статистический метод стабилизации частоты, многомерная функция распределения, стабильность частоты.
Abstract. The questions of estimating the current frequency of each of the generators when they function simultaneously and independently as parts of a radio-electronic or information-telecommunication system are considered. Frequency estimates are obtained based on measurements of the signal phases of each of the generators at each measurement time interval, determining the deviations of the measured phase values from the assumed nominal values, and obtaining estimates from the maximum condition of the generated likelihood function. The proposed approach is a generalization of the previously proposed method of statistical frequency stabilization of the system of simultaneously and independently operating generators, which is based on finding the extremum of the one-dimensional likelihood function was determined for the current time interval measurement and, accordingly, the current value of the oscillator frequency. The proposed generalization is as follows:
- formation of a three-dimensional likelihood function, the arguments of which are the deviation of the duration of the time interval of measurements from the nominal value, the deviation of the nominal frequency values of each of the generators from the corresponding assumed values, the deviation of the relative instability values of each of the generators from the corresponding assumed values;
- joint estimation of the duration of each of the measurement time intervals, frequency deviations and relative instabilities of each of the generators from the corresponding assumed values;
- measurement of the signal phases of each generator at each measurement time interval.
The proposed generalization allows us to reject assumptions about exactly known values of the nominal frequency and relative instability of each of the generators. At the same time, the use of the proposed likelihood function leads to the need to measure the signal phases of each of the generators not at one, but several measurement intervals. On the basis of numerical modeling, we analyzed the increase in the accuracy of estimating the duration of time intervals of measurements and, accordingly, the frequency of generators. It is shown that refining the values of relative frequency instability of each generator does not lead to a practically significant increase in the accuracy of estimates of the current frequency values of generators. A transition to a simplified likelihood function is proposed, in which only the duration of the time interval of measurements and the nominal frequency of each of the generators are evaluated.
Key words: high-frequency oscillators, statistical method of frequency stabilization, the multivariate distribution function, frequency stability.
Литература
1. Пат. №2219654, RU, МПК7 H 03 L 7/00, G 01 R 23/12 , Способ стабилизации частот генераторов / Д.Д. Габриэльян, А.Г. Прыгунов, В.В. Хуторцев, В.В. Трепачев – опубл. 20.12.03 в Бюл. № 35.
2. Габриэльян Д.Д., Прыгунов А.А., Прыгунов А.Г., Сафарьян О.А. Метод оценки частот в системе генераторов // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1. № 2. C. 72-77.
3. Габриэльян Д.Д., Сафарьян О.А. Проявление свойства эмерджентности в системе независимо функционирующих генераторов при использовании метода статистической стабилизации частоты. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 8. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/aug19/2/text.pdf. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.8.2
4. Акимов П.А., Деревянкин А.В., Магасов А.И. Гарантирующий подход и I-аппроксимация в задачах оценивания параметров БИНС при стендовых испытаниях. – М.: «Изд-во МГУ», 2012. – 296 с.
5. Сафарьян О.А. Моделирование процесса стабилизации частоты генераторов в инфокоммуникационных системах // Вестник ДГТУ, 2016, Т. 16, № 4 (87), Ч. 2. - С. 150-154.
6. Safaryan O., Sakharov I., Boldyrikhin N., Yengibaryan I. Method of Reducing Phase Noise in the System Simultaneously and Independently Operating the High-Frequency Signal Generators // Engineering Computations. 2017. Vol.34. No.8 (2). P. 2586-2594.
7. Никитин Л.Н. Испытания и диагностика телевизионных систем: испытания радиоэлектронной аппаратуры: учеб пособие / Л.Н. Никитин. Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009.
8. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. – М.: Сов. радио, 1969. – 752 с.
9. Мазмишвили А.И. Теория ошибок и метод наименьших квадратов. – М.: Недра, 1978. – 310 с.
10. Сайт компании «Морион». Режим доступа: http://www.morion.com.ru (дата обращения 10.03.2020 г.).
Для цитирования:
Габриэльян Д.Д., Сафарьян О.А. Обобщенный метод статистического оценивания частоты одновременно и независимо функционирующих генераторов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №5. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may20/5/text.pdf. DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.5.5