автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Развитие алгоритмических методов определения параметров радиосигналов в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем

На правах рукописи

Поздняков Александр Дмитриевич

Развитие алгоритмических методов определения параметров радиосигналов в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы

и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владимир 2005

Работа выполнена во Владимирском государственном университете

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Никитин Олег Рафаилович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Венедиктов Михаил Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Карташев Владимир Герасимович

доктор технических наук, профессор Макаров Руслан Ильич

Ведущая организация:

ФГУП ГосНИИЛЦ РФ «Радуга», г. Радужный

Защита состоится "21" октября 2005 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.025.04 во Владимирском государственном университете по адресу: 600000, Россия, г. Владимир, ул. Горького, 87, корпус 1, ауд. 211.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета

Автореферат диссертации разослан " _2005 г. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу совета университета: 600000, Россия, г. Владимир, ул. Горького, 87, ученому секретарю диссертационного совета Д.212.025.04.

Ученый секретарь

А.Г. Самойлов

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Современное производство радиоаппаратуры характеризуется непрерывным обновлением выпускаемой продукции. По оценке специалистов фирмы National Instruments в секторе бытовой электроники и систем связи временной интервал стабильности технологического процесса производства за последние годы сократился с 18 до 6 месяцев. В условиях жесткой конкуренции производитель вынужден непрерывно обновлять продукцию и осваивать выпуск новых видов изделий, улучшая их качество. Для этого технологический процесс должен быть максимально гибким, быстро адаптируемым к новым задачам. При таких темпах развития для снижения общих затрат необходимо непрерывно модернизировать не только продукцию, но и технологию испытаний, искать пути сокращения издержек на контроль качества, доля которых может достигать 50% от общих производственных расходов.

Технологический процесс предусматривает проведение тренировки радиотехнических систем (РТС) с проверкой функционирования и различные виды испытаний: сравнительные, определительные, контрольные, климатические, приемо-сдаточные, периодические, технологические, полигонные, стендовые и др. Определяющим фактором эффективности производства становится использование компьютерных автоматизированных систем контроля, испытаний и мониторинга (СКИМ). Но испытаниям РТС и их компоненты подвергаются не только на стадии производства, но также на других этапах жизненного цикла: в процессе исследований, разработки, проектирования и эксплуатации. На стадии проектирования выполняются исследовательские, доводочные, предварительные, приемочные и другие испытания. На этапе эксплуатации основными задачами является контроль работоспособности, диагностика, прогнозирование.

Таким образом, задача управления качеством РТС комплексная и должна решаться в виде комплекса методических и технических средств. При этом следует опираться на принципы технологичности, унификации и преемственности. Стратегия гибкости и унификации определяет пути развития СКИМ на всех стадиях жизненного цикла РТС. Сегодня нужны такие СКИМ, которые могут изменять свои возможности в соответствии с совершенствованием выпускаемой продукции, они должны быть многофункциональными, модернизируемыми, перепрограммируемыми и при этом недорогими, быстро создаваемыми и доступными для отечественного производителя РТС. Перечисленные требования являются противоречивыми. Разрешить противоречия можно путем использования алгоритмических методов оценки параметров РТС, унифицированных аппаратных средств и программного обеспечения, модульного по структуре и адаптируемого к конкретной задаче^ Исследования

показали, что поставленные задачи могут 6i 1т?<рттйШ№й|АйМ16Ч-^хнологий

Cnetcpggpr%-Qr I О» wqTWTjg f

виртуальных приборов (ВП) с использованием развитых процедур цифровой обработки данных, т.е. не на аппаратном, а на программном уровне, поэтому алгоритмизация - это главный вектор развития СКИМ РТС.

Активно работающие в области испытаний зарубежные компании, такие как Hewlett-Packard, National Instruments, Tektronix, предлагают унифицированные комплексы аппаратно-программных средств компоновки СКИМ. Однако предлагаемое ими оборудование и программное обеспечение не предназначено для совместной работы с отечественными инструментальными средствами, оно дорогое и не всегда эффективное. В частности уровень алгоритмизации измерений, представленный в программных пакетах LabVeiw и IIPVEE, не может удовлетворить все специфические требования контроля, испытаний и мониторинга РТС.

Направление алгоритмизации измерений развивается давно, но наибольший интерес к нему возник сравнительно недавно в связи с появлением средств цифровой обработки (микропроцессоров, сигнальных процессоров и компьютеров). Значительный вклад в алгоритмизацию измерений внесли творческие коллективы ряда высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов, а также известные ученые: Арутюнов П.А., Голд Б., Гольденберг Л.М., Желбаков H.H., Минц М.Я., Найденов А.И., Ор-натский П.П., Попов B.C., Рабинер Л.Р., Сретенский В.Н., Трифонов А.П., Шафер Р.В., Шинаков Ю.С., Шувалов В.П., Уидроу Б., Чмых М.К. и др.

В настоящее время опубликовано большое количество работ, освещающих различные теоретические и практические вопросы цифровой обработки в задачах оценки характеристик РТС. Однако, в связи с быстрым совершенствованием средств вычислительной техники методология, алгоритмизация и программное обеспечение систем обработки отстают в своем развитии от возможностей современных персональных компьютеров (ПК). Многие решенные ранее задачи на сегодняшнем уровне могут решаться иначе, так как быстродействие ПК позволяет осуществлять необходимые преобразования в реальном времени. Таким образом, в настоящее время существует актуальная техническая и научная проблема развития базы вычислительных методов оценки параметров РТС.

Цели и задачи исследований

Основной целью диссертации является развитие алгоритмических методов экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем, в основу которых положены принципы цифровой обработки данных дискретных отсчетов, позволяющие создавать СКИМ для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем.

Основными задачами диссертационной работы являются •

1. Выбор и обоснование приоритетных принципов построения СКИМ для разных стадий жизненного цикла радиотехнических устройств и систем, включая их проектирование, производство и эксплуатацию.

2. Развитие базы алгоритмических методов определения параметров радиосигналов "на основе гибкости и унификации архитектуры, аппаратных средств, алгоритмической базы и программных модулей СКИМ РТС.

3. Создание программ компьютерного моделирования предложенных методов и алгоритмов для оптимизированного выбора параметров и режимов обработки данных дискретных отсчетов, получаемых в результате аналого-цифрового преобразования.

4. Выработка предложений и рекомендаций по расширению рабочего диапазона частот аналого-цифрового преобразователя (АЦП), по применению созданных методов и алгоритмов обработки данных.

5. Создание программных средств обработки цифровых данных, которые можно объединять и адаптировать в соответствии с индивидуальными задачами пользователей.

6. Создание, апробация и внедрение специализированных компьютерных комплексов и систем оценки характеристик РТС, реализующих контрольно-измерительные процедуры на алгоритмическом уровне.

Объект и предмет исследований

Объектом исследований является алгоритмическая и инструментальная база автоматизации испытаний и мониторинга РТС. Предметом исследований являются меюды и алгоритмы обработки цифровых данных, эффективно функционирующие в реальном времени испытаний и обеспечивающие метрологические характеристики, достаточные для практических задач оценки параметров сигналов и радиотехнических систем.

Предварительные исследования показали, что задачи унификации и гибкости, простоты и доступности аппаратно-программных средств, низкой стоимости и быстроты создания СКИМ широкого и специального назначения могут быть решены на основе технологий виртуальных приборов с использованием процедур комплексной цифровой обработки данных дискретных отсчетов. Приоритетным является направление развития методов алгоритмических измерений, так как компьютерные технологий позволяют с наименьшими затратами обеспечить гибкость и достоверность испытаний.

Суть предлагаемого подхода построения СКИМ заключается в комплексной алгоритмизации, при которой сведения о совокупности характеристик РТС получаются путем обработки единого массива данных, т.е. на программном уровне при минимуме аппаратных средств. Основой СКИМ становится компьютер, который дополняется адаптерами ввода-вывода.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использован аппарат математического анализа и имитационного моделирования созданных методов и алгоритмов работы в условиях влияния искажений сигнала, внешних шумов и конечной разрядности АЦП. В работе применены методы математической статистики и теории вероятности, ортогональных преобразований Фурье и Гильберта, стробоскопического преобразования Основные теоретические результаты проверены путем моделирования на ЭВМ, а также в ходе экспериментальных исследований, испытаний и эксплуатации созданных систем и комплексов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в развитии алгоритмических методов определения параметров радиосигналов в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и

систем. Предложены методы и алгоритмы, позволяющие создавать СКИМ на основе принципов: технологичности, унификации и преемственности аппаратно-программных средств; приоритетного использования компьютерных приборов; приоритета вычислительных процедур над аппаратными решениями; комплексной обработки массива цифровых данных. Создан комплекс взаимно сочетаемых и объединяемых методов цифровой обработки данных дискретных отсчетов для экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем на разных этапах их жизненного цикла. Диссертантом впервые предложены методы •

- тиражирования для оценки частоты на одном периоде сигнала с применени-

ем преобразований Фурье и Гильберта;

- оценки фазового сдвига с преобразованием опорного и измерительного дис-

кретизированного сигнала по Фурье и Гильберту, а также вырезанием модуляционных шумов;

- определения параметров модуляции на основе преобразований Фурье-

Гильберта (по патенту РФ № 2248000), а также новый метод оценки гармонической модуляции по среднеквадратическому значению (СКЗ) и с фильтрацией шумовых спектральных составляющих огибающей;

- оценки функционалов протяженности и положения АЧХ путем усреднения

данных по шагам «вверх-вниз» (по а.с. № 1205071);

- адаптации полосы качания испытательного сигнала в пределах полосы про-

пускания избирательной цепи (по а.с. № 1087924);

- комплексного анализа АЧХ, ФЧХ и характеристики ГВЗ (ХГВЗ) на основе

преобразований Фурье и Гильберта;

- определения функционалов положения и протяженности АЧХ (по а.с. №

437984) путем подсчета импульсов частотного масштаба;

- исследования АЧХ с применением перестраиваемого электронного частот-

ного масштаба (по а.с. № 499536);

- стробируемого сравнения огибающих входного и выходного сигналов ис-

пытуемого модуля на заданной частоте (по а.с. № 525898) для определения амплитудных параметров и функционалов;

- исследования АЧХ широкополосных схем на основе трансформации линей-

чатого спектра испытательного сигнала (по а.с. № 618694);

- адаптивного формирования маркерного видеоимпульса в центре сигнала

"нулевых биений" (по а.с. № 559186);

- импульсного формирования частотных меток с адаптацией к закону измене-

ния частоты испытательного сигнала (по а.с. № 453644);

- совмещения маркерного и испытательного сигналов на выходе генератора

качающейся частоты (по а.с. № 471548).

Практическое значение диссертации определяется следующими основными результатами:

1. Созданы комплексы компьютерных приборов (ККП) специального и широкого применения, предназначенные:

- для оценки характеристик радиосигнала и РТС;

- для мониторинга замираний в радиоканале;

- для мониторинга качества электроэнергии;

- для обучения студентов.

Замена комплекса автономных приборов на виртуальные аналоги позволяет уменьшить затраты от 3 до 10 раз.

2. Разработан комплекс средств, позволяющих в соответствии с индивидуальными потребностями пользователя конфигурировать и программировать СКИМ приемо-передающих РТС с установкой границ допусков, с выбором структуры и последовательности испытаний и т.д.

3. Созданы алгоритмы, позволяющие восстанавливать сигнал во временной области по массиву цифровых данных, получаемых с помощью АЦП в диапазоне несинхронизированного стробирования (ДНС).

4. Создано 11 специализированных программ, реализующих предложенные методы и алгоритмы обработки цифровых данных, а также 34 интерактивные программы моделирования, которые позволяют оптимизировать режимы обработки данных и минимизировать погрешности.

5. Сформулированы предложения и рекомендации, позволяющие оптимизировать выбор структуры СКИМ и алгоритмов обработки данных.

6. Предложены методы и алгоритмы, обладающие достаточными для практического использования характеристиками, в частности показано, что:

- при оценке СКЗ в ДВК и ДНС метод Фурье имеет методические погрешно-

сти на уровне 10"7, однако он проигрывает методу интегрирования в ДИС и ДСС, а для больших шумов также в ДВК и ДНС;

- при оценке параметров модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шу-

мов для 16-битного АЦП и шума 6 бит погрешности оценки глубины АМ снижаются с 0.3% до 0.02%, а девиации с 2% до 0.01%;

- при комплексном анализе АЧХ и ФЧХ на основе преобразований Фурье и

Гильберта суммарные погрешности для гармонической ЧМ, объема выборки 1024, шумов +2 бита и 16 разрядного АЦП не превышают по уровню 0.02%, по фазе 0.01°, по частоте 10"4;

- при оценке ГВЗ для линейной ЧМ достижимы значения погрешности на

уровне 0.01 -0.1 мкс. Внедрение

Теоретические и практические результаты работы внедрены на предприятиях и в учреждениях, а также используются в учебном процессе: 1 Комплекс аппаратно-программных средств автоматизированных приемосдаточных испытаний радиостанции «Фазан» внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

2. Специализированный комплекс вычислительных компьютерных приборов внедрен на ФГУП «Крона» (г. Владимир).

3. Специализированный комплекс компьютерных приборов (ККП) внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор». Принято решение о тиражировании ККП.

4. Специализированный комплекс виртуальных приборов для мониторинга качества электроэнергии внедрен во «Владимирском филиале учебно-методического и инженерно технического центра Мосгосэнергонадзора».

5. Комплекс для автоматизированных приемо-сдаточных испытаний радиостанции «РС-46М» внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

6. Комплекс аппаратно-программных средств испытаний интерфейсов КОП и Я8232 внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

7. «Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников» по авторскому свидетельству №525898, внедрено на предприятии п/я А-7217.

8. «Автоматизированная цифровая установка для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников» внедрена на предприятии п/я А-7956.

9. «Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик линейных четырехполюсников» внедрен на заводе "Электроприбор" (г. Владимир).

10.Материалы научно-исследовательской работы «Исследование и разработка методов построения цифровых ИАЧХ» внедрены в Каунасском научно-исследовательском институте радиоизмерительной техники (КНИИРИТ, Литва).

11.Научные и практические результаты кандидатской диссертации «Исследование и разработка методов построения цифровых электронных устройств для измерения амплитудно-частотных характеристик линейных четырехполюсников» внедрены в КНИИРИТ (Литва).

12.Научные и практические результаты докторской диссертации используются в учебном процессе на кафедре радиотехники и радиосистем Владимирского государственного университета (ВлГУ), в том числе внедрены:

- комплекс программных средств моделирования алгоритмических методов

оценки характеристик РТС;

- аппаратно-программный комплекс виртуальных приборов.

На защиту выносится комплекс научно обоснованных технических

решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие радиопромышленности, а именно:

1. Развитие методологии алгоритмизации экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем на основе принципов унификации, комплексирования, совместимости, гибкости, технологичности и преемственности для стадий разработки, производства и эксплуатации РТС.

2. Методы и алгоритмы оценки характеристик РТС (амплитуды и СКЗ сигнала, частоты, начальной фазы, сдвига фаз, нелинейных искажений, параметров модуляции, АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ) путем комплексной обработки массива цифровых данных во временной и в частотной области.

3. Методы анализа частотных характеристик путем: адаптации полосы качания; усреднения «вверх-вниз»; формирования частотного масштаба; трансформации линейчатого спектра; стробируемого сравнения; совмещения маркерного и испытательного сигналов.

4. Совокупность методов формирования частотного масштаба и маркерных импульсов в системах частотного сканирования.

5. Пакет программ моделирования и полученные на их основе предложения и рекомендации для оптимизации параметров алгоритмических преобразований в СКИМ РТС, включая выбор окна взвешивания, количества оцифрованных периодов сигнала, числа учитываемых спектральных линий.

6. Комплекс созданных аппаратно-программных средств конфигурирования, экспериментального исследования, испытаний и мониторинга сигналов, устройств и радиосистем.

Личное участие и вклад автора диссертации

В диссертации приведены материалы, обобщающие теоретические исследования автора и опыт практической реализации методов цифровой обработки дискретизированных сигналов в задачах оценки параметров радиосистем. Основные теоретические и практические результаты диссертации были получены автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре радиотехники и радиосистем ВлГУ в период с 1971 по 2005 гг.

Все основные виды работ выполнялись лично автором или осуществлялись под его руководством. Автору принадлежит: постановка задач исследований; классификация архитектур СКИМ РТС и областей рабочих частот АЦП; выработка методологических принципов построения СКИМ; создание методов и алгоритмов оценки характеристик РТС; анализ и обобщение результатов моделирования; интерпретация теоретических и экспериментальных результатов; выводы и рекомендации по материалам исследований.

Работа потребовала участия помощников при проведении моделирования и экспериментальных исследований, а также при создании и внедрении специализированных комплексов аппаратно-программных средств, что нашло отражение в совместных публикациях. Апробация работы

По материалам работы автором сделано 42 доклада, в том числе 28 на международных конференциях и симпозиумах. Основные положения диссертации докладывались и опубликованы в материалах и трудах:

- «Международного симпозиума по электромагнитной совместимости». -

Санкт-Петербург, 1993;

- «Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и

электромагнитной экологии». - Санкт-Петербург, 1995; -международного симпозиума в г. Москве, (1998 г.) «Pädagogische Probleme in der Ingenieurausbildung»: Referate des 27. Internationalen Symposiums "Ingenieurpädagogik 98". - Alsbach/Bergstrasse: Leuchtturm-Verlag, 1998;

- международного симпозиума в г. Санкт-Петербурге (2002 г.) "Ingenieur des

21. Jahrhuderts'VDas Sankt-Peterburger staatliches Bergbauinstitut (Technische Universität);

- международного симпозиума в г. Владимире (2003 г.) «Information and

Communication Technologies: Chances and Challenges»; -LVI научной сессии Российского НТО РЭС им. A.C. Попова (г. Москва, 2001 г.);

- международных НТК «Перспективные технологии в средствах передачи

информации». - Владимир: 1995, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005;

- международной НТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехно-

логии». - Владимир, 1998;

- международных НТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии».

- Владимир: 2000, 2002, 2004;

- Всесоюзного семинара-совещания "Метрология в радиоэлектронике". Мо-

сква, 1975;

- VI научно-техн. конф. «Радиоизмерения». - Каунас - Вильнюс, 1975; -республиканского совещания «Проблема теории чувствительности электронных и электромеханических устройств и систем».- Владимир, 1976;

- Всесоюзной научно-техн. конф. "Метрология в радиоэлектронике". Москва,

ВНИИФТРИ, 1981;

- V Всесоюзной конф. «Проблемы метрологического обеспечения систем об-

работки измерительной информации». - Москва, 1984;

- Всесоюзной НТК «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных

устройств». - Москва, 1985;

- VI Всесоюзной конф. «Проблемы метрологического обеспечения систем об-

работки измерительной информации». - Москва, 1987;

- Всесоюзн. научно-техн. конф. «ЭМС судовых технических средств». - Ле-

нинград, 1990;

- межреспубликанской конференции «Анализ сигналов и их спектров в ра-

диоизмерениях». - Нижний Новгород, 1992; -Всероссийской научно-технической конференции «Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры. - Владимир: 1994;

- научно-практического семинара «Методы и средства измерений и цифровой

обработки информации». - Владимир, 1999; -научной сессии «Радиофизические методы дистанционного зондирования Земли». - Владимир, 2001. Публикации по работе

По тематике исследований подано две заявки на патенты и опубликовано 80 работ, в том числе 1 монография, 2 учебных пособия, 12 статей в центральных журналах, 28 статей в трудах международных конференций и симпозиумов; получено 9 авторских свидетельств СССР на изобретения и патент Российской Федерации.

Структура и объем и работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, имеющего 226 наименований отечественных и зарубежных источников, в том числе 80 работ автора. Общий объем диссертации с приложениями 358 страниц. В основной части диссертации 236 страниц текста, 9 таблиц и 197 рисунков на 48 страницах, а также 18 страниц списка литературы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи работы, показана научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главе рассмотрены задачи контроля качества на разных стадиях жизненного цикла РТС, сформулированы принципы построения компьютерных СКИМ и определены к ним требования. В современной практике испытаний РТС наиболее широко применяют автономные универсальные приборы, а для особых условий эксплуатации - специализированное оборудование. Эти варианты аппаратных средств в условиях жесткой конкуренции не обеспечивают требований низкой стоимости и гибкости технологий испытаний.

Предложена классификация архитектур автономных СКИМ с разделением на следующие виды: приборно-модульные системы (ПМС); крейтовые модульные системы (KMC); комплексы компьютерных (виртуальных) приборов (ККП); сервисные комплексы приборов (СКП); индивидуальные специализированные системы (ИСС); комбинированные системы приборов (КСП). Показано, что требованиям унификации и гибкости в большей степени отвечают архитектуры ККП и КСП. Использование технологий виртуальных приборов целесообразно на всех этапах жизненного цикла РТС, так как по возможностям реконфигурации, развития, доступности и простоте ККП не имеют себе равных. В системе образования применение ККП не только уменьшает затраты на оборудование, но также освобождает студентов от рутинных операций, позволяя усложнять основные задачи исследования объекта испытаний. Современная база аппаратно-программных средств ККП позволяет работать в реальном времени в широком диапазоне частот, заменяя дорогие автономные приборы виртуальными аналогами, реализуемыми с помощью сравнительно недорогих плат АЦП и ЦАП. Уже сегодня АЦП фирм Analog Devices и Hewlett Packard, использующие режим стробирования, могут работать в полосе частот до нескольких гигагерц.

Исключительные возможности унификации аппаратных и гибкости программных средств ККП определяют путь развития СКИМ в направлении комплексного решения задачи оценки качества на разных стадиях жизненного цикла РТС. С помощью ККП может быть обеспечена комплексная оценка характеристик РТС путем использования сочетаемых методов и алгоритмов цифровой обработки единого массива данных. Алгоритмическими методами может быть определена совокупность основных параметров и характеристик РТС: среднеквадратическое значение (СКЗ), частота и начальная фаза гармоник сигнала, амплитуда, мощность, параметры нестабильности и модуляции, нелинейные искажения, АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ, псофометрические шумы, селективность, избирательность, переходное затухание и другие.

В течение длительного времени направление комплексной алгоритмизации измерений не рассматривалось в качестве альтернативного решения задачи испытаний РТС В процессе создания автономных приборов вычислительные технологии применялись в основном для реализации частных методов косвенных измерений. По мнению автора диссертации, комплексный технологический подход имеет хорошие перспективы. Он позволит продвинуться в направлении построения гибких СКИМ, которые необходимы для современного производства. Аналитический обзор материалов по вопросам

алгоритмизации измерений показал, что сформулированные задачи актуальны не только для России, они сегодня активно прорабатываются ведущими учеными и компаниями во всем мире.

В диссертации предложено разделить полосу рабочих частот строби-рующего АЦП на следующие области (см. рис. 1):

— диапазон интерполяции сигнала (ДИС);

— диапазон синхронизированного стробирования (ДСС) или линейной трансформации временного и частотного масштаба сигнала;

— диапазон восстановления по Котельникову (ДВК);

— диапазон несинхронизированного стробирования (ДНС) или нелинейной трансформации временного и частотного масштаба сигнала.

•V

- 2 2 2 •Г.

1 4 1 - 1 1 1 4 ! 1 ,

о д>/2 0 уъ з/а

Рис. 1. Рабочие области частот АЦП

Анализ показал, что методология работы и алгоритмическая база в ДВК и ДНС недостаточно развита. Менее всего освоен наиболее широкий ДНС. При спектральном анализе в ДНС нет четких рекомендаций по использованию видов окон, по числу рабочих периодов сигнала, на которые накладываются окна, по числу учитываемых спектральных линий и т.д. Имеются также проблемы использования всего частотного диапазона АЦП и последующего восстановления сигнала с оценкой его параметров в ДНС.

На основании проведенного анализа требований и тенденций развития СКИМ РТС сформулированы приоритетные принципы их построения:

1. Принцип технологичности и унификации, оптимизирующий затраты на испытания в течение всей жизни РТС, включая этапы проектирования, производства и эксплуатации.

2. Принцип приоритетного использования компьютерных приборов и комбинирования архитектур.

3. Принцип приоритета алгоритмических методов оценки параметров РТС, или приоритета вычислительных процедур над аппаратными решениями.

4. Принцип комплексной обработки массива цифровых данных для получения информации о совокупности характеристик РТС

Таким образом, в первой главе на основании анализа технических решений и аналитического обзора публикаций сформулированы проблемы и задачи дальнейшего развития СКИМ, определены приоритетные пути и принципы их решения. Поскольку в основе большинства проблем лежит ограниченность существующей алгоритмической базы обработки оцифрованных данных, то ее развитию и посвящена диссертация.

Во второй главе созданы, исследованы и апробированы алгоритмы спектрального анализа сигналов в ДВК и ДНС на основе БПФ. Рассмотрены особенности переноса гармоник сигнала в диапазон ПЧ (ДПЧ) при несихро-низированном стробировании Предложено спектральные составляющие преобразованного сигнала разделить на гармоники прямого и обратного направлений (ГПН и ГОН), показано, что при увеличении частоты сигнала ГПН будут двигаться вверх, а ГОН - вниз ДПЧ (см. рис. 2).

Моделирование показало, что увеличение объема выборки повышает степень использования диапазона рабочих частот АЦП. Запрещенные зоны возникают из-за наложения спектральных линий ПЧ друг на друга, а также их попадания в области 0,//2 и Зоны широкие, если пересекающиеся гармоники относятся к одному типу (ГПН или ГОН) и при изменении частоты сигнала они двигаются в одном направлении с разной скоростью; при этом, чем ближе их номера, тем

шире зона запрета. Зоны узкие, ее- ^ (

ли пересекающиеся гармоники от- рИс. 2. Перенос гармоник

носятся к разному типу (ГПН и сигнала из ДНС в область ПЧ

ГОН) и при изменении частоты сигнала они двигаются в разных направлениях. Для исключения или уменьшения зон запрещенных частот предложено использовать переход на другую частоту дискретизации. Созданы и апробированы алгоритмы анализа амплитудного, частотного и фазового спектра сигнала, на основе которых получен общий алгоритм спектрального анализа. Алгоритм спектрального анализа сигнала

1. Устанавливается частота дискретизации /а и объем выборки N для получения необходимого разрешения по частоте //А' и попадания всех учитываемых гармоник сигнала в рабочий диапазон ПЧ без наложения.

2. С помощью АЦП собирается массив ч[1//г)] в объеме N отсчетов сигнала

3. На полученный массив и[г/£,] накладывается окно (Ханна или др.).

4. Через прямое преобразование Фурье вычисляется комплексный спектр

5 В полученном спектре ^¡[г/о/Щ определяется номер составляющей М, амплитуда которой максимальна. Принимается, что это первая гармоника сигнала.

6. Оценивается мощность основной гармоники сигнала:

ДА) »4 I М-

где кр - коэффициент, учитывающий влияние окна и нагрузки; |8[/]| - амплитуда / ой спектральной линии; 3 - число, учитывающее растекание.

7. Оценивается суммарная мощность гармоник сигнала:

1г Г Л1+</ Л2+с/ ЛЗ +</ Лтах+1/

хм2*т

где /г 1, Л2, /?3, ... Итгх=Км - учитываемые гармоники.

8. С вырезанием сигнальных гармоник оценивается мощность шумов:

I. СЪ\-<! А2-<1 , АЗ </ ЛГ/2-1

/-Л тах+Л

М

9. Вычисляется СКЗ первой гармоники сигнала (а), СКЗ сигнала в полосе частот АЦП (б) или СКЗ сигнала в заданной полосе пропускания (в):

1г Iы+<1 ■> £ г - ч ,

а) ¡б) 4 2.^: в) исю)

где Бд - постоянная составляющая; N - число отсчетов; А1 т-гоиг\А{Щ//„) -номер спектральной линии БПФ, ближайшей к первой гармонике сигнала; //=гоипс1(/у/н/£,) - номер линии спектра верхней границы полосы пропускания /н-, I гоиг\Л(\[//,%) - номер линии спектра нижней границы полосы пропускания/¡; к- весовой коэффициент, учитывающий влияние вида используемого временного окна на величину СКЗ сигнала. Для окна Кайзера при Ьк=\2 и <#=5 оптимальное значение Л=1.971309650, для окна Хана ¿=1.632993162, а для окна Хемминга к=\ .586302719. 10. Вычисляется промежуточная частота первой гармоники сигнала:

{А!+</ 1 Г А1+</

Л I / АГ. X |8[«]|2

/=Л1~</ J [ /-Л1

Если искомая гармоника не ГПН, а ГОН, то принимается/т=/а -/„ч. П.Определяются номера А и АМ соседних спектральных линий БПФ, между

которыми находится ПЧ искомой гармоники сигнала: к=егЛ [/,ч/(/УЛ0|. 12.0пределяется начальная фаза спектральной составляющей А:

р(Л) = агс1ё(5/д ,[й]/5ж[А]), если [А]>0 и 5Ж[А]>0;

?>(А) = агс18(х/м[А]/5^[А]) + 180, если [А] > 0 и 5„ДА]<0;

9»(А) = апй8(5ж[А]/5и[А])-180, если [А] < 0 и ^£.[А]<0;

<р(И) = агс1ё(5;м[А]/5яг[А]), если [А] < 0 и [А]> 0.

13.Аналогично определяется начальная фаза спектральной составляющей А+1. Проверяется, что <р(1г+1)<р(А). Если (р{И + \)> <р(И), то осуществляется коррекция по формуле: ^>(А + 1) = р(А+1)-360.

14.Искомая фаза первой гармоники сигнала находится по составляющим /пч(А) и /т(А+1) путем линейной аппроксимации между точками <р(и), ик)-И/Л' и <р(и+\),Ык\ 1)=(/н \у,М

/„,,(А + 1)-/т(А)

С помощью созданных программ моделирования исследованы возможности определения амплитуды, частоты и фазы основной и других гармоник сигнала, проанализированы особенности оценки спектра при приближении к границам ДПЧ, в том числе при короткой реализации сигнала. Проанализировано влияние шума, разрядности АЦП, вида окна, объема выборки {Ы), числа учитываемых линий растекания (с!) и числа периодов сигнала (к). Показано, что при определении частоты рост паразитной АМ (ПАМ) практически не влияет на погрешность, также мало влияет тип окна. Установлено, что в рабочей полосе частот меньшие методические погрешности вносят окна Кайзера и Ханна, но при наличии заметных шумов окно Кайзера работает хуже, поэтому предпочтение следует отдать окну Ханна, которое удовлетворительно

для всех условий. Результаты, полученные для 16-битного АЦП в виде семейств графиков, приведены на рис. 3-8 Графики представлены для окон: 1 - Хэмминга; 2 - Ханна; 3 - Кайзера. Моделирование показало, что для многих задач применение даже 8-битного АЦП вполне приемлемо.

№

—

==! N.. j—н

фш =1-1Ш -4-

V^Jk j

}—1

\

— . ..

Г р

lili

1 2 3 I 5 6 7 *

Рис. 3. Графики погрешности оценки уровня сигнала в зависимости от к для шума 2 бита и N=512

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 4. Графики методической погрешности оценки частоты сигнала в зависимости от </ для N=2048

О 7 1 Б в 10 I? И|М»

Рис. 5. Графики погрешности оценки уровня сигнала в зависимости от шума для №512 и с*=3

0 3 4 6 8 10 V 14

Рис. 6. Графики погрешности оценки частоты сигнала в зависимости от шума для N=2048 и {/= 5

2 3 4 5 ! 7

Рис. 7. Графики погрешности оценки начальной фазы в зависимости от к для шума 6 бит, N=512 и £*=1

О 1 4 6 Е 1С ЦМп

Рис. 8. Графики погрешности оценки начальной фазы сигнала в зависимости от шума для N=512 и б=Л

Создана и апробирована методика определения частоты любой гармоники сигнала. Если спектр находится в ДСС или ДНС, то предложено ввести в алгоритм шаги работы с другой частотой дискретизации. Путем сравнения

уровней решается задача идентификации гармоник сигнала при изменении их положения в ДПЧ. Для определения номера рабочей гармоники частоты дискретизации п и определения частоты сигнала реализуется процедура ступенчатого изменения частоты /а на величину Л/, и отслеживания движения спектральных линий путем привязки по уровню. Для ГПН ПЧ уменьшится, а для ГОН - увеличится. Искомые значения п и частоты сигнала равны: и = пиикКА^/Дб); Для гпн Д™ ГОН

/с = (/¿4/пч - ¥д/т ) / д/с)-

В третьей главе рассмотрены методы определения характеристик РТС на аппаратной базе ПК и АЦП с использованием БПФ, преобразования Гильберта, а также обработки данных во временной области или путем их комбинации. Исследованы задачи оценки СКЗ, частоты, фазового сдвига, параметров модуляции сигнала и визуального представления его формы по данным несинхронизированного строби-рования. С применением созданных программ моделирования проведено сравнение методов оценки СКЗ сигнала во временной (см. рис. 9) и частотной области. Показано, что при реализации метода интегрирования лучшие результаты для ступенчатых сигналов обеспечивает модернизированная формула прямоугольников; для плавных функций преимущество имеет модернизированная формула Симпсона. Установлено, что вычислительные методы оценки СКЗ обеспечивают высокие точностные характеристики. При оценке СКЗ в ДВК и ДНС в условиях малых шумов преимущества по точности имеет метод Фурье, его методическая погрешность находится на уровне 10"7. Однако метод Фурье проигрывает по точности методу интегрирования в ДИС и ДСС, а для больших шумов также в ДВК и ДНС.

В дополнение к спектральному методу оценки частоты по короткой реализации сигнала предложен метод тиражирования, на примере которого показана целесообразность комбинированной обработки одного и того же массива данных, сочетающей алгоритмы во временной и в частотной области.

Алгоритм определения частоты методом тиражирования

1. Собирается массив данных не менее, чем на одном периоде сигнала.

2. Данные обрабатываются с целью «грубой» оценки частоты сигнала одним из доступных методов во временной области: многоуровневого интерполирования, дискретного счета по периоду, вычисления по модели сигнала или др.

3. Выбираются данные, соответствующие одному периоду сигнала, которые тиражируются (до 10 периодов) путем «склеивания» конца и начала.

0,0001 ^

— —

5? ш —1— =3 я* • *.

— ! - -

с-|--

— -У -г? __ : 1:

— - г*

г г~ —Ь—=■ — -- ^ -

С- = - ... 7 +

01 23456 78 9 10 11 Шуи,б«т

Рис. 9. Графики погрешности для метода ин-тегирования по формулам прямоугольников (2) и трапеций (3) в области частот= 0.1

4. На полученный склеенный массив данных накладывается временное окно и с использованием преобразования Гильберта (через преобразование Фурье) рассчитывается ортогональный сигнал.

5. Формируется массив данных о мгновенной частоте сигнала, из которого вырезаются участки «склеивания».

6. После вырезания склеек данные о мгновенной частоте усредняются.

Результаты моделирования получены в виде семейств графиков. На рис. 10 приведены зависимости погрешности от уровня шума для разных сглаживающих временных окон. Анализ показал, что для малых шумов предпочтительнее окно Кайзера, но в других случаях лучшим будет окно Ханна. На рис. 11 и 12 приведены соответственно графики погрешности в зависимости от уровня шума.

|Д|,%

|Д|.%

1. "

^ -

1 ,

1 А '

—} - 1

---" /1 /, 1 : |_ I

•' * 1 ! 1 I |

0 12 3 4 5 6 7 Шча.бт

Рис. 10. Графики погрешности в зависимости от уровня шума для разных

сглаживающих временных окон: 1 - Кайзера; 2 - Хэмминга; 3 - Ханна

Из графиков следует, что для шумов более 6 бит начальная погрешность оценки частоты, а также объем выборки влияют незначительно. Для борьбы с шумами следует использовать методы фильтрации погрешности путем многократных измерений с последующим усреднением результатов. При малых шумах метод вторичной обработки данных работает достаточно эффективно, снижая итоговую погрешность на порядок 0 и более.

По сравнению с методикой спектрального анализа алгоритм оценки разности фаз на основе БПФ можно существенно упростить, чальные фазы собственно гармоник

0 2 4 6 8 Шум. бит

Рис. 11. Графики погрешности в зависимости от уровня шума для разной начальной точности оценки частоты:

1 - 0.01% ; 2 - 0.1%; 3 -1%; 4 -10%

|Д| »

0 2 4 6 Ш)м бит

Рис. 12. Графики погрешности в зависимости от уровня шума для различного объема выборки: 1 - 128; 2 - 256; 3 - 512; 4-1024

Главное отличие состоит в том, что на-сигнала не определяются, оценивается

разность фаз для пары максимальных линий спектров опорного и измерительного каналов.

Алгоритм оценки разности фаз сигналов на основе БПФ

1. Входные сигналы и^) и и ¡О) оцифровываются с частотой дискретизации /„. Формируются два массива данных и,[('/£,] и по N элементов.

2. На полученные массивы и и и2[//£,] накладываются временные окна.

3. С использованием БПФ вычисляются комплексные спектры

4. В спектре В^/^/УУ] определяется номер составляющей А, амплитуда которой максимальна.

5. Через реальные и мнимые составляющие находятся фазы ф| и <р2 спектральных составляющих и 82[А//А].

6. Находится искомая разность фаз ДФ21 =фг~ ф]-

Результаты моделирования, (см. рис. 13) показывают работоспособность метода в широком диапазоне шумов. Выбором рабочей частоты дискретизации и разрядности АЦП можно уменьшить влияние многих причин, однако высокий уровень низкочастотной ПАМ приводит к значительному росту погрешности, что обусловлено ограниченной разрешающей способностью преобразования Фурье по частоте и затеканием линеек ПАМ на спектральную составляющую, по которой находится разность фаз. Для устранения влияния этого эффекта предложен алгоритм определения разности фаз с преобразованиями сигналов по Фурье и Гильберту, дополненный процедурой фильтрации модуляционных шумов. Моделирование показало, что методические погрешности при этом уменьшаются более чем на два порядка. Предлагаемый способ сохраняет свои высокие характеристики в широком диапазоне частот при больших шумах, ПАМ и нелинейных искажениях сигнала.

Алгоритм оценки фазового сдвига методом Фурье и Гильберта

1. Сигналы 111(1) и и20) оцифровываются с частотой дискретизации /,,. Формируются два массива данных 1И [?/£,], и2 [/{/У по N элементов.

2. На полученные массивы и,[/#,] и и2[г%] накладываются временные окна

3. С использованием БПФ вычисляются комплексные спектры

4. В спектре З^^/УЛ/] находится номер составляющей А, амплигуда которой максимальна. Принимается, что это первая гармоника сигнала.

5. Спектры и ^['/¿Щ фильтруются путем исключения всех высокочастотных спектральных составляющих, например таких, для которых епК1.5А)<г<[М-ет(1 5 А)].

о»

о дм

0ДО1

-— 1 ------ » - ■ ■ —

РЙЭМ

----

1

1-- ' |

1 .—1 ,

О 2 4 6 8 В

Рис. 13. Графики погрешности оценки фазового сдвига в зависимости от уровня шума для 16-битного АЦП при объеме выборки 2048 для разных окон: 1-Хэмминга; 2 - Кайзера; 3 - Ханна

6. От полученных после фильтрации спектров вычисляются обратные преобразования Фурье u 1 o[î/^,]t-RFT(S, \if,/N\) и u2®[^J=RFT(S2[//yAri).

7. Через преобразование Гильберта рассчитываются ортогональные сигналы и,хШ=Н(и1Ф^]) и u2J[^J=H(u2(p[//ffl]).

8. Восстанавливаются амплитуды исходных сигналов:

„ г;/ f 1 - ЩфУ1/а] „ r-, , .

лКЛЗД+и^/Ш ^[///„l+^I'/ZJ

9. Выполняются шаги оценки фазового сдвига, приведенные в предыдущем алгоритме.

Предложен и исследован метод оценки параметров модуляции сигнала на основе преобразований Фурье и Гильберта. Разработан новый метод определения параметров гармонической модуляции по СКЗ и с фильтрацией шумовых спектральных составляющих огибающей сигнала.

Алгоритм оценки параметров модуляции сигнала (AM и 4M)

1. Выбирается число отсчетов и частота f„ дискретизации АЦП, для которой обеспечивается работа в ДПЧ без наложений спектральных составляющих.

2. Оцифровывается сигнал и формируется массив u[iT„], где < е [О, N -11 - номер элемента в массиве значений u[/Tö].

3. Оценивается несущая частота входного сигнала/¡щ.

4. В массиве данных находится максимальное значение Ашх =МАХ(и[/Г<)]). При необходимости изменяется коэффициент передачи делителя для лучшего использования динамического диапазона АЦП.

5. Накладывается временное окно и формируется новый массив uw[/Td].

6. Через прямое и обратное БПФ (FFT и RFT) вычисляется преобразование Гильберта от массива uw[îTJ: wwi['TJ = H(ww[zTJ)=RFT(fc Sw[ifö / ЛГ]),

где SJif0 / N] = FFT(« J/TJ) ; *=-/, если /=0, 1, 2, 3, ...N/2; k^J, если i=N/2+1, N/2+2, N/2+3,...N-L_

7. Вычисляется огибающая A[iT0] = ^juii±[iT0f+uu,[iTaf . Для восстановления амплитуды A[i70] каждый элемент массива делится на функцию окна. Для уменьшения влияния краевых эффектов часть данных (до 25%) в начале и в конце функции A[iTlt] отбрасывается,

8а. При значительных нелинейных искажениях (НИ) сигнал фильтруется (все несигнальные линии спектра приравниваются к нулю). Оставляются спектральные составляющие модулирующего сигнала с номерами /г, е [ го u n d ( N F i /f0 ) - d, ra\inâ{NFi/f„) t d\, где d - число линий растекания; F-модулирующая частота; / номер гармоники спектра модулирующего сигнала. Вычисляется коэффициент амплитудной модуляции:

М = ' гдс Лмах =МАХ( Л\П„\)- Amin =MIN( A{iTt\).

Лмлх "+" лмт

86 При незначительных ПИ рассчитывается величина СКЗ первой гармоники огибающей и ее амплитуда Также методом оценки СКЗ в заданной полосе частот находится среднее значение сигнала U . При этом принимается L-0, H^d Toi да глубина AM M — U JU . 9. Для оценки девиации с использованием прямого и обратного БПФ

вычисляются производные от массивов и„, ип1:

(».[|ТЛ])' = МТ(*-5„[<Х/ЛГ]), где /= ГРТ(М„[/Г,]);

(иж1[1Т4])' = ИТ(Л -5ж1[{Г4 /ЛГ]), где / Щ = ¥¥Т(и„±[1Тд]).

Здесь куст, если И),1, 2,...N/2; к=-]со(Мч1 если /=N/2+1, ЛУ2+2,...АЧ. 10. Формируется массив данных/,, с использованием формулы:

г гт, "ЖЯкЖ>\) -

2ж{К1[ГГаГ+К\1Т0У) Для исключения влияния краевых эффектов часть данных в начале и в конце функции /пч[1Тд] отбрасывается. 11а. При значительных НИ сигнал фильтруется. Оставляются только спектральные линии модулирующего сигнала с номерами И, е \хо\тй(М[ч//„)-с1, гоип^Л7ч#>)+^], где й - число линий растекания спектра; Р- модулирующая частота; / - номер гармоники спектра модулирующего сигнала. Тогда для симметричного модулирующего сигнала девиация

^д ={/пчмх ~/лчмм)^' гДе $ччмах =МЛХ( /пч[¡Т0]/пчмт 11 б. При незначительных НИ рассчитывается величина СКЗ первой гармоники огибающей ЧМ сигнала, по которой вычисляется амплитудное значение РА и оценивается девиация кА. Моделирование (см. рис. 14 -15) показало, что новый метод оценки глубины АМ и девиации ЧМ сигналов обеспечивает высокие точностные характеристики в условиях паразитной модуляции и наличия шумов.

№

1 2 3 < 5 6 7 В 9 10 11 12 Шу«, б«Г Рис. 14. Графики погрешности определения глубины АМ в зависимости от уровня шума для разных алгоритмов обработки: 1 - «Без фильтрации»; 2 - «С фильтрацией»; 3 -«Расчет по СКЗ»

1 2 3 « 5 6 7 В 9 10 11 12 Шу»,6ит

Рис. 15. Графики погрешности определения девиации в зависимости от уровня шума для разных алгоритмов обработки: 1 - «Без фильтрации»; 2 - «С фильтрацией»; 3 - «Расчет по СКЗ».

Фильтрация паразитных составляющих спектра сигнала огибающей обеспечивает оценку параметров модуляции в более узкой полосе частот, что уменьшает влияние внутренних и внешних шумов. Определение амплитуды огибающей по СКЗ модулирующего сигнала позволяет избавиться от постоянной составляющей и за счет усреднения уменьшить случайные погрешности оценки глубины АМ и девиации ЧМ сигналов, вызванные шумами и конечной разрядностью АЦП. При этом искомая амплитуда огибающей нахо-

дится не по одной экстремальной точке, на которую накладываются шумы и погрешности расчетов, а по совокупности всех полученных значений.

Предложен и апробирован алгоритм восстановления формы периодического сигнала по массиву данных при работе в ДНС. Показано, что восстановление сигнала по данным спектрального анализа наиболее эффективно в соединении с задачами фильтрации. Метод работает в широкой полосе частот ДНС, ДСС и ДВК, т.е. используется весь диапазон частот АЦП.

Предложены и исследованы методы оценки нелинейных искажений сигнала в ДНС. Показано, что в зависимости от поставленной задачи вычислительным образом можно с высокой точностью определить нелинейные искажения спектральным, квазиспектральным и модернизированным квазиспектральным способом, который позволяет оценить вес сигнала без первой гармоники со всеми шумами по отношению к первой гармонике. Формула для вычисления коэффициента гармоник спектральным методом имеет вид:

где й/=гоипс!(Л//%) - номер спектральной линии в спектре, соответствующий положению 1 -ой гармоники сигнала; и, - спектральные составляющие, получаемые в результате преобразования Фурье с разрешением по частоте/УЫ; с! -число, которое учитывает растекание спектра; Ы=го\тА(М///„) - номер спектральной линии, соответствующий положению /-ой гармоники сигнала.

В квазиспектральном методе оценки с «вырезанием» первой гармоники определяется вес всех линий спектра без первой гармоники, но с включением шумовых составляющих, расположенных между гармониками основной частоты, по отношению к полному сигналу. В этом случае формула расчета будет иметь вид:

Поскольку реальные значения коэффициента гармоник при оценке чувствительности высокие, порядка 25%, то возникают заметные методические погрешности, которые можно исключить путем легко реализуемой модернизации, если используется преобразование Фурье. Для этого в числителе должен быть полный сигнал с шумами, но без первой гармоники, а в знаменателе - только первая гармоника:

Модернизированный квазиспектральный метод может быть полезен в случаях, когда в полосе пропускания необходим учет всех шумов.

Рассмотренные в главе 3 методы оценки характеристик сигналов могут быть использованы в качестве первичных результатов для дальнейшей обработки и получения вторичных параметров косвенного измерения, таких как нестабильность частоты, мощность и ее нестабильность, чувствительность приемника, избирательность и многих других.

В четвертой главе предложены методы анализа частотных характеристик устройств и каналов передачи сигналов. В соответствии с различием задач испытаний и регулировки предложен ряд оригинальных технических решений, новизна которых подтверждена 9 авторскими свидетельствами. Значительное внимание уделено не только архитектуре ККП, но также комбинированной архитектуре с применением автономных генераторов качающейся частоты (ГКЧ), как показано на рис. 16. Это связано с трудностями построения в диапазонах УВЧ и СВЧ широкополосных формирователей сигналов прямого синтеза на базе ЦАП. Рассмотрены методологические аспекты исследования частотных характеристик, в частности вопросы оптимизации уровня измерений и выбора шага квантования оси частот.

Предложен динамический метод исследования АЧХ без остановки качания частоты автономного ГКЧ с оценкой функционалов положения путем усреднения по шагам «вверх-вниз». Метод поясняют диаграммы, приведенные на рис. 17. Здесь III треугольное модулирующее напряжение ГКЧ, вырабатываемое ЦАП; 11 ачх- огибающая АЧХ; 112 .113 - импульсные сигналы, вырабатываемые внутри устройства сопряжения. Моменты времени /, и !, соответствуют равенству мгновенной частоты ГКЧ нижней границе полосы пропускания, а моменты и - верхней границе.

В режиме определения граничных частот полосы пропускания на вход разрешения суммирования виртуального реверсивного счетчика, построенного на базе АЦП, подается пара импульсов, центры которых смещены относительно измеряемого значения вверх и вниз. Поскольку длительность каждого импульса равна половине необходимого времени оценки частоты, то по окончании периода треугольного напряжения счетчик вычислит искомый параметр без методической ошибки:

Персональный компьютер

Рис. 16. Анализатор частотных характеристик с автономным ГКЧ

Г.=

к--

еп!

еп1

К +

Р _/г 1 в ' 1

—/

АЧХ

М( о1

/ -АлЛ^.

'АЧХ ) 0 V

К-К

'АЧХ

Л

О Ч 'АЧХ 1 0 4 1ЛЧХ

Определение средней частоты и полосы пропускания осуществляется по граничным частотам. Методические и динамические погрешности измерений уменьшаются, так как один из каждой пары импульсов времени счета имеет временной сдвиг вверх, а другой - вниз по отношению к истинному значению частоты, что обеспечивает компенсацию погрешности. Метод может быть реализован полностью на основе технологий ВП, когда испытательный сигнал синтезируется в реальном времени с помощью ЦАП.

При исследовании узкополосных схем предлагается автоматически устанавливать среднюю частоту ГКЧ (/огкч) равную средней частоте АЧХ ис-

^ Л

1 г

''2 Ы

1

' гы

пытуемого устройства (И У), а девиацию - пропорциональную ширине полосы пропускания на заданном уровне АЧХ. Метод адаптации полосы качания испытательного сигнала (см. рис. 18) позволяет решать важные на этапе регулировки задачи поиска АЧХ, установки и стабилизации средней частоты и девиации сигнала. В начальный момент качание осуществляется во всем рабочем диапазоне частот ГКЧ. Это режим поиска АЧХ и адаптации параметров испытательного сигнала. В установившемся режиме для симметричного закона качания частоты набег фазы за период модуляции 7'м равен набегу фазы смодулированного колебания за это же время. Тогда уравнение определения средней частоты ИУ может быть записано в виде:

Г :

1

егй

ы 1 ,

у ----у ОГКЧ^сч\ — у >

1 сч 1 сч

где Гс,, = пТм - время счета; п = 1, 2, 3 ... - целое число периодов счета. Из данного выражения следует, что методическая погрешность отсутствует. Измерять пропорциональную девиации полосу пропускания ИУ можно рассмотренным выше методом с преобразованиями Фурье и Гильберта.

1 чV_/¡Р. ^V '

11 | ч '¿3 «П 4 и Оценка верхней граничной частоты [

[1 - Оценка нижнем 1 граничной частоты /

Рис. 17. Диаграммы, поясняющие метод Рис-18. Диаграмма, поясняющая прин-счета «вверх-вниз» чип адаптацией полосы качания испы-

тательного сигнала

Предложен и апробирован метод комплексного анализа частотных характеристик на базе преобразований Фурье и Гильберта, разработаны алгоритмы исследования АЧХ, ФЧХ и ГВЗ. Если входной сигнал неизвестен, то представленный ниже алгоритм надо выполнять дважды: для опорного сигнала и сигнала прошедшего через испытуемое устройство.

Алгоритм комплексного исследования А ЧХ, Ф ЧХ и ХГВЗ

1 .Оцифровывается выходной сигнал ИУ (при необходимости и входной).

2.Оптимизируется динамический диапазон работы АЦП.

3.Накладывается временное окно Кайзера, Ханна, Хэмминга или др.

4.Фильтруется паразитная постоянная составляющая.

5.Вычисляется преобразование Гильберта от массива иж[гТо].

6.Находится огибающая АЧХ выходного сигнала ИУ:

7.С использованием прямого и обратного преобразований Фурье вычисляются производные от массивов и„ и и^,.

8.Формируется массив данных изменения мгновенной частоты/ПЧ:

, гг,

9.Реапизуются вычислительные процедуры оценки параметров и функционалов АЧХ с использованием методов условных сечений или любых иных. Определяется: положение и протяженность АЧХ, неравномерность и наклон характеристики, среднее и экстремальные значения коэффициента передачи и др.

10.Формируется массив данных мгновенных фаз преобразованного сигнала.

11 .Если мгновенная фаза испытательного сигнала щ известна, то для получения сдвига фазы определяется разность щ - щ. Для нахождения ФЧХ вычисляется разность мгновенных фаз сигналов в измерительном и опорном каналах на всех частотах.

12.Для нахождения ГВЗ вычисляется производная от ФЧХ по частоте. Если шаг изменения частоты был постоянным, то для нахождения производной можно использовать БПФ и ОБПФ.

Проведено моделирование (см. рис. 19 - 20) погрешностей оценки уровня, фазового сдвига, частоты и ГВЗ, которое позволило оценить влияние типа окна, объема выборки и шума.

0 2 4 6 6 в»«.6т

Рис. 19. Графики погрешности по уровню в зависимости от шума

2 4 6 6 ЯцчЬ!

Рис. 20. Графики погрешности по фазе в зависимости от уровня шума

Для автоматизации оценки параметров и функционалов АЧХ в широком диапазоне частот предложен метод, основанный на электронном подсчете частотных меток. Определение функционалов положения и протяженности осуществляется в соответствии со следующими выражениями:

" оп тгя'

и м '

К + А\

,/2+Д, - Гй + Г„ /2+Дг.

где д/.-, — шаг частотных меток; F0ll — опорная частота начала отсчёта; Л'1Ь ы

Л'в, Л'п, А'ср — число частотных меток, расположенных соответственно в интервалах частот г' (" 'и) '("' а) {е (г/у Гн) (" >\„ ' Лг| ; Дг — погрешность округления при нечётном значении (Ын + Л'в).

Показано, что для повышения точности оценки граничных частот целесообразно вместо стабильного электронного частотного масштаба использовать перестраиваемые частотные метки. При этом осуществляется автоматическая настройка временного положения Л'-го "нулевого биения" до совпадения с передним или задним фронтом импульса полосы пропускания. В результате искомые нижняя (FH) и верхняя (Fa) граничные частоты в установившемся режиме равны: F"n —NHfiH\ F'H = N„fU!, где NH и NB— номера гармоник при измерении FH и FB соответственно;/1Н и/ш — значение частоты первой гармоники управляемого генератора линейчатого спектра (УГЛС) при измерении Fu и FH соответственно.

Если перейти от временного представления процесса настройки УГЛС к частотному, то регулировка частоты первой гармоники при определении FH и FB может быть представлена в виде выражений:

fw = argmin \N,JXH -

/e(-/|m« 'f\ma\ )

где Fu ~ min arg min\K (/) - KM

f1H= argmin INBflB-l

nun »/imax)

FB = maxargmin|A'(/)-

K„

- зна-

чения измеряемых величин.

Проведен анализ пофешностей определения и /*в при воздействии дестабилизирующих факторов. Показано, что при том же быстродействии выигрыш в разрешающей способности по частоте по сравнению с использованием стабильного частотного масштаба достигает 20.

Рассмотрены возможности определения амплитудных параметров и функционалов методом стробируемого сравнения сигналов на входе и выходе испытуемого модуля. Алгоритмы оценки на заданной частоте коэффициента передачи, а также в заданной полосе частот /е(/„,/„) экстремальных значений коэффициента передачи и неравномерности АЧХ могут быть представлены следующими выражениями:

= ки=£к, ent {[*(/?)- К^/К);

j=i

С, (/*;/,)nt 1=1

та xK{f)

к,

L(, 1)

К,

min K{f)-

fH<fifn

к.

E(i 1)

К.

= nt

■К,.

/К.

ттК(/)-

/,,</<Гв

где КМАХ — максимальный коэффициент передачи ИУ; пя - число ячеек циф-роуправляемого аттенюатора; К, - затухание /-ой ячейки; К-ц,Л) - суммарное затухание перед /-м шагом. Данный метод может быть адаптирован для технологии ВП при использовании АЦП, оцифровывающего входной и выходной сигналы в режиме стробирования с последующим их делением.

Предложен метод исследования широкополосных схем, основанный на использовании сигнала с линейчатым спектром в качестве испытательного

и трансформации спектра на выходе ИУ. Оценка /чь /*в и реализуется в соответствии со следующими выражениями:

= [М - (ДАгн + ДЛГ,)/2]/-01 + А, 0, где дИ)— погрешность округления при нечётном (ДЛ';, АЛ'В); Л.\'„ = Л' - 'V,,; Д.Уд = А' - ; N - число рабочих гармоник генератора линейчатого спектра (ГЛС); А'ниД'в — номера гармоник частоты /0[ ГЛС, которые соответствуют нижней и верхней граничным частотам полосы пропускания ИУ. В приведенных выражениях:

Ын = еШ

тшагётт|£(/)-Я:^|

А'к=епЛ тахаг§т!п|А'(/)-АГ^!

где АГ(/) — огибающая АЧХ.

Показано, что необходимый период Тм линейной частотной модуляции сигнала генератора качающегося линейчатого спектра (ГКЛС) зависит от числа Л'аш- рабочих гармоник ГЛС Для повышения быстродействия целесообразно закон изменения частоты ГКЛС сделать экспоненциальным, при этом выигрыш в быстродействии 3 = /1п М1т . Если Мшх = 100, то выигрыш

Р >20.

Предложены и исследованы методы формирования маркерных меток в устройствах частотного сканирования. Данный материал необходим для комбинированных архитектур, использующих внешние ГКЧ. Предложены методы адаптивного формирования частотной метки в цен Iре "нулевых биений", методы формирования видеоимпульсов электронного частотного масштаба, а также методы повышения разрешающей способности формирователей электронного частотного масштаба.

В заключении сформулированы основные результаты:

1. Определены приоритетные принципы создания СКИМ РТС на основе технологичности и унификации, использования компьютерных приборов и приоритета алгоритмических методов измерения над аппаратными решениями. Предложена классификация автономных СКИМ и показано, что в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем наиболее универсальными, реконфигурируемыми и развиваемыми являются архитектуры ККП и КСП.

2. Предложена классификация областей частот стробирующего аналого-цифрового преобразования по способу обработки данных. Анализ показал, что алгоритмическая база достаточно хорошо развита в диапазоне интерполяции сигнала (ДИС) и в диапазоне синхронизированного стробирования (ДСС), однако она недостаточно проработана для диапазона восстановления по Котельникову (ДВК), а также для наиболее широкого и перспективного диапазона ненесинхронизированного стробирования (ДНС).

3. При работе в ДНС предложено все спектральные составляющие преобразованного сигнала разделить на гармоники прямого и обратного направ-

лений (ГПН и ГОН) Установлено, что возникающие из-за взаимного наложения гармоник сигнала запрещенные зоны частот при работе в ДНС более широкие, если гармоники относятся к одному типу (ГПН или ГОН) и их номера близкие; зоны более узкие, если гармоники разного типа. Для уменьшения наложения спектров следует увеличивать объем выборки данных и использовать окна с узким главным лепестком.

4. Предложен комплекс взаимно сочетаемых методов и алгоритмов, которые могут объединяться в общую процедуру комплексной обработки массива данных, полученных в результате стробирующего аналого-цифрового преобразования исследуемого радиосигнала в ДНС, позволяя определять совокупность параметров: амплитуду и СКЗ, начальную фазу и фазовый сдвиг, частоту и нелинейные искажения, параметры модуляции, АЧХ, ФЧХ и ХГВЗ. Путем вычислений могут также определяться другие характеристики РТС: мощность и ее нестабильность, псофометрические шумы, селективность, избирательность, переходное затухание и другие.

5. Предложен метод тиражирования, позволяющий определять частоту по короткой реализации сигнала путем комбинированной обработки массива данных во временной и в частотной области. Показано, что, используя алгоритмический подход, можно адаптировать методику к поставленной задаче испытаний и по одной и той же базе данных получать значения какого-либо параметра, вычисленные разными способами.

6. Предложены новые методы оценки характеристик РТС с использованием преобразований Фурье и Гильберта, в том числе:

- определения фазового сдвига с «вырезанием» модуляционных шумов, что уменьшает погрешности на два порядка и устраняет влияние ПАМ;

- определения параметров модуляции (по патенту РФ № 2248000), а также оценки глубины АМ- и девиации ЧМ-сигналов при гармонической модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шумов;

- комплексного анализа АЧХ, ФЧХ и ХГВЗ по единому массиву данных.

7. Показано, что выбор метода обработки данных при оценке СКЗ зависит от соотношения частот сигнала и дискретизации, а также от уровня шумов. На частотах ДВК и ДНС в условиях малых шумов преимущества по точности имеет метод Фурье, его методические погрешности находятся на уровне 10"7, однако он проигрывает методу интегрирования в ДИС и ДСС, а для больших шумов также в ДВК и ДНС.

8. Показано, что предложенные методы и алгоритмы обладают достаточными для практического использования характеристиками. Например, для объема выборки 8192, АЦП 16 бит и шумах ±2 бита достижимы погрешности:

- 0.001% при определении амплитуды и СКЗ сигнала;

- 0.001° при определении начальной фазы и фазового сдвига;

- 10"8 при определении частоты и ее нестабильности;

- 0.1 мкс при определении группового времени запаздывания (ГВЗ);

- 0.001 % при оценке нелинейных искажений.

При комплексном анализе АЧХ и ФЧХ на основе преобразований Фурье и Гильберта суммарные погрешности для объема выборки 1024 не превышают по уровню 0.02%, по фазе 0.01°, по частоте 10"4. При определении параметров

модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шумов для 16-битного АЦП и шума 6 бит погрешности оценки глубины АМ по сравнению с базовым методом снижаются с 0.3% до 0.02%, а девиаций'с 2% до 0.01%.

Моделирование показало, что для многих задач применение 12, 10 и даже 8-битного АЦП обеспечивает приемлемые точности и быстродействие.

9. В результате исследований на основе моделирования установлено, что при спектральном анализе с использованием БПФ:

- погрешности возрастают на границах ДПЧ за счет затекания спектральных линий из зеркальных областей 0 и//2;

- при наличии высших гармоник в спектре сигнала и на границах ДПЧ следует использовать узкие окна, увеличивать объем выборки и оцифровывать большее число периодов сигнала;

- для одного-двух периодов сигнала хуже других работает окно Кайзера, а окно Хэмминга несколько лучше окна Ханна;

- для трех периодов сигнала, прежде чем выбрать тип окна, необходим детальный анализ уровня шума;

- для четырех и более периодов при малых шумах лучше работает окно Кайзера, но при увеличении шумов - окно Ханна;

- окно Кайзера хорошо работает при низких шумах, не менее 2-х периодов сигнала при оценке фазы и не менее 4-х периодов при оценке частоты и уровня сигнала;

- окно Хэмминга работает лучше других только на одном периоде сигнала, окно Ханна является предпочтительным в случаях априорной неопределенности параметров сигнала и шума.

10. Предложены алгоритмы восстановления формы периодического сигнала по данным аналого-цифрового преобразования в ДНС, ДСС и ДВК. Показано, что восстановление сигнала по данным спектрального анализа позволяет применить вычислительные процедуры «очистки» сигнала от высших гармоник, шумов и паразитной модуляции.

11. Для архитектуры КСП предложены новые методы и алгоритмы анализа частотных характеристик устройств и каналов передачи сигналов:

- динамический метод исследования АЧХ с усреднением данных по шагам «вверх-вниз» (по а.с. № 1205071);

- метод адаптации полосы качания испытательного сигнала в пределах заданного уровня полосы пропускания четырехполюсника (по а.с. № 1087924);

- метод автоматизированного подсчета видеоимпульсов электронного частотного масштаба (по а.с. № 437984);

- метод совмещения маркерного и испытательного сигналов на выходе генератора качающейся частоты (по а.с. № 471548);

- метод использования перестраиваемого электронного частотного масштаба (по а.с. № 499536);

- метод стробируемого сравнения огибающих входного и выходного сигналов испытуемого модуля на заданной частоте (по а.с. № 525898);

- метод трансформации линейчатою спектра испытательного сигнала на выходе испытуемого модуля (по а.с. № 618694).

При этом решаются задачи автоматического поиска АЧХ и адаптации полосы качания частоты, уменьшения влияния динамических искажений АЧХ, привязки к оси частот, повышения точности определения значений параметров и функционалов исследуемой АЧХ. Показано, что при оценке частотных параметров устройств, АЧХ которых описывается известным математическим выражением, целесообразно проводить измерения на оптимальном по критерию точности уровне с последующим расчетом, что позволяет в 3 - 5 раз снизить погрешности определения искомых величин.

12. Для более точной привязки к оси частот в устройствах частотного сканирования предложены методы формирования маркерных импульсов:

- метод адаптивного формирования метки в центре сигнала "нулевых биений" (по а.с.№ 559186);

- метод управляемого импульсного формирования частотных в соответствии с известным законом управления колебаниями ГКЧ (по а.с. № 453644).

13. Предложенные методы и алгоритмы могут быть использованы в различных задачах экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга РТС как в учебном процессе, так и в промышленности на этапах проектирования, производства и эксплуатации. Их можно применить в сканирующих системах радиоприема, радиообнаружения, радиопротиводействия и радиомониторинга. Разработанные алгоритмы широкополосного анализа спектра сигнала могут быть также использованы при построении панорамных анализаторов АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ, коэффициента шума, !5-параметров, КСВ, а также устройств оценки скорости и линейности изменения частоты широкополосного сигнала.

14. На основе разработанных методов и алгоритмов созданы комплексы виртуальных приборов различного назначения: для оценки характеристик радиосигналов и радиосистем; для мониторинга замираний в радиоканале; для мониторинга качества электроэнергии; для обучения студентов. Замена комплекса автономных приборов на виртуальные аналоги позволяет уменьшить затраты от 3 до 10 раз.

15. Разработан комплекс программных средств, позволяющих в интерактивном режиме в соответствии с индивидуальными потребностями пользователя конфигурировать и программировать СКИМ приемо-передающих РТС с установкой границ допусков, с выбором структуры и последовательности испытаний и т.д.

16. Создано 11 специализированных программ, реализующих предложенные методы и алгоритмы обработки цифровых данных, а также 34 интерактивные программы моделирования, которые позволяют оптимизировать режимы обработки данных в СКИМ и минимизировать погрешности.

17. Теоретические и практические результаты работы внедрены на предприятиях и в учреждениях, а также используются в учебном процессе ВлГУ. Полученные акты о внедрении подтверждают техническую и экономическую целесообразность применения разработанных в диссертации методов, алгоритмов и программных средств.

Положения диссертации опубликованы в 80 работах, среди которых основными являются следующие 63:

Монография, учебные пособия и статьи

1. Автоматизация экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем / Соавтор В. А. Поздняков - М.: Радиотехника, 2004. -208 с.

2. Автоматизация экспериментальных радиофизических исследований: практикум / Владим. гос. ун-т. Владимир. - 2004. - 128 с.

3. Автоматизация радиоизмерений: Учеб. пособие / Владим. гос. техн. ун-т.-Владимир. - 1995,- 184 с.

4. Возможности виртуальных приборов для оценки нелинейных искажений сигнала // Проектирование и технология электронных средств. - 2005. - № 1.- С. 47-50.

5. Методы оценки параметров и функционалов амплитудно-частотных характеристик линейных каналов // Проектирование и технология электронных средств. - 2004. - № 3. - С. 40-46.

6. Компьютерный мониторинг качества электроэнергии при проведении испытаний систем и их компонентов / Соавторы: O.P. Никитин, В.А. Поздняков // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2004.- №3.- С. 50 54.

7. Многоуровневая интерполяция в компьютерных измерителях частоты биомедицинских сигналов / Соавтор В.А. Поздняков // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2004. -№3. - С. 41-45.

8. Компьютерные системы испытаний и тренировки РЭС // Проектирование и технология электронных средств,- 2003.- № 4.- С. 20-24

9. Компьютерное моделирование вычислительных алгоритмов измерения среднеквадратического значения напряжения / Соавтор В.А. Поздняков // Проектирование и технология электронных средств.- 2003.- № 2,- С. 59-62.

10.Виртуальные средства для мониторинга / Соавтор В.А. Поздняков // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2000. - № 6. - С. 45-48.

11.Виртуальные средства измерения для испытания и диагностики электронной аппаратуры / Соавторы: O.P. Никитин, В.А. Поздняков // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2000.- № 7,- С. 52-57.

12.Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников / Соавтор A.B. Гаврилов // Приборы и техника эксперимента.-1982.- №4. - с. 253.

13.0 повышении точности измерения граничных частот полосы пропускания линейных четырехполюсников. / Соавтор В.Г. Спицын // Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника. - 1976. - Вып.4. - С. 24 - 30.

14.Цифровой измеритель параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников / Соавторы: В.А. Коньков, А.Б. Казаринов, Е.К. Левин // Приборы и техника эксперимента. - 1976. - №2. - с. 253.

15.0 повышении точности формирования частотной метки / Соавтор В.Г. Спицын // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника. - 1975.-Вып.4. -С. 11-17.

16.Комплекс виртуальных приборов для оценки статистических параметров канала передачи / Соавторы: O.P. Никитин, В А. Поздняков // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. -СПб.: Гидрометеоиздат. - 2004. - Вып. 4. - С. 289 - 295.

17.Программные средства виртуального синтеза сигналов / Соавторы: А.Л.

Конюх, О.Р. Никитин // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. - СПб.: Гидрометеоиздат. - 2003. - Вып.

3,- С. 301 - 305.

18 Системы виртуальных приборов широкого применения / Соавторы: О.Р. Никитин, В.А. Поздняков // Электроника, информатика и управление. -Межвуз. сб. науч. тр. Владимир. - 2001. - С. 50 - 55.

19.Учебное автоматизированное рабочее место исследователя / Соавторы: А.Б. Казаринов, А.В. Пахомов // ЭВМ в учебном процессе: Межвуз. сб. науч. тр. - Новосиб. ун-т. Новосибирск. - 1990. - С. 59 - 63.

20.Использование промышленного измерителя частотных характеристик для автоматизации измерений некоторых параметров АЧХ широкополосных четырехполюсников / Соавтор В.А. Коньков // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр.. Л.. -ЛЭТИ.- 1974.-Вып. З.-С. 78-81.

21.0 выборе уровня измерения параметров амплитудно-частотных характеристик линейных цепей / Соавтор В.Г. Спицын // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л.. -ЛЭТИ. - 1976. - Вып. 6. - С. 90 - 94.

22.Автоматизированный измеритель амплитудно-частотных характеристик / Соавторы: В.А. Коньков, А.Б. Казаринов, Е.К. Левин // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л.. - ЛЭТИ. - 1976. - Вып. 6. - С. 85 - 87.

23.06 одном способе уменьшения погрешности формирования частотного масштаба / Соавтор В.А. Коньков // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л. - ЛЭТИ.. - 1976. -Вып. 5.-С. 147- 150.

24.Адаптивный способ формирования частотных меток / Соавтор В.А. Коньков // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л. - ЛЭТИ. -1976. - Вып. 4. - С. 84 - 86.

25.0 повышении точности цифровых измерителей параметров РЭА, формирующих частотный масштаб. // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л.- ЛЭТИ. 1976. - Вып.

4,-С. 80-83.

Авторские свидетельства и патент

26.А.С. 1205071 СССР, МКИ в 01 Я 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника / Соавтор А.В. Гаврилов. - Опубл. 15.01.86. - Бюл. №2. - 4 с.

27.А.С. 1087924 СССР, МКИ в 01 Я 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника. - Опубл. 23.04.84, Бюл. №15. - 6 с.

28-А.с. 618694 СССР, МКИ в 01 Я 23/14. Устройство для измерения полосы пропускания четырехполюсника. - Опубл. 05.08.78, Бюл. №29. - 2 с.

29 А.с. 559186 СССР, МКИ в 01 Я 13/30. Формирователь частотных меток,-Опубл. 25.05.77, Бюл. №19,- 2 с.

30.A.c. 525898 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсника / Соавтор А.Б. Казаринов. - Опубл. 25.08.76, Бюл. №31 - 3 с.

31.A.c. 499536 СССР, МКИ G 01 R 23/14. Устройство для автоматического измерения граничных частот полосы пропускания четырехполюсника. -Опубл. 15.01.76, Бюл. №2.-3 с.

32.A.c. 471548 СССР, МКИ G 01 R 23/00. Частотно-маркерное устройство / Соавторы: Э.М. Брауде, В.А. Коньков. - Опубл. 25.05.75, Бюл. №19. - 3 с.

33.A.c. 453644 СССР, МКИ G 01 R 23/16. Устройство для формирования частотных меток / Соавторы: В.И. Раков, Э.М. Брауде, В.А. Коньков. - Опубл. 15.12.74, Бюл. №46.-2 с.

34.A.c. 437984 СССР, МКИ G 01 R 29/00. Устройство для автоматического измерения ширины полосы пропускания четырехполюсника / Соавторы: Э.М. Брауде. Т.А. Карабко, В.А. Коньков, С.Г. Ломонов, А.Д. - Опубл. 30.07.74, Бюл. №28.-2 с.

35.Пат. 2248000 Российская Федерация, МПК7 G 01 R 29/06. Цифровой измеритель модуляции / Соавтор Поздняков В.А. (Российская Федерация). -Опубл. 10.03.05, Бюл. №7,- 7 с.

Материалы докладов

36.Virtual Instruments for Education / L. Sushkova, A. Pozdnyakov, V Pozdnyakov // Information and Communication Technologies: Chances and Challenges. - Scientific Symposium, Vladimir, Russia, Sept. 3rd and 4th. - Fraunhofer IIS. -2003. - P. 45-52.

37.Systems of Virtual Instruments for Industry and Science / O. Nikitin, A. Pozdnyakov, V. Pozdnyakov // Information and Communication Technologies: Chances and Challenges. - Scientific Symposium, Vladimir, Russia, Sept 3rd and 4th. - Fraunhofer IIS. - 2003. - P. 61-66.

38.PC Technologies of Virtual Instruments for Education / L. Sushkova, A. Pozdnyakov, V. Pozdnyakov // Referate des 31. Internationalen Symposiums "Ingenieur des 21. Jahrhuderts" (Bd. 47) / Das Sankt-Peterburger staatliches Bergbauinstitut (Technische Universität). - Bd. 2. - 2002. - P. 456-465.

39.Research as an educational tool in formating of future engineer / L.T. Sushkova, A.D. Pozdnyakov, O.R. Nikitin // Pädagogische Probleme in der Ingenieurausbildung: Referate des 27. Internationalen Symposiums "Ingenieurpädagogik 98". - Alsbach/Bergstrasse: Leuchtturm-Verlag. - 1998. -P. 336-339.

40.A cost-effective easy-to-use PC Laboratory for Education / L. T. Sushkova, A. D. Pozdnyakov, V. A. Pozdnyakov // Российское НТО РЭС им. A.C. Попова -LVI научная сессия, посвященная дню радио. - Труды. - Том 1. Москва. -2001.-С. 205-207.

41.Имитатор электромагнитных помех / Соавтор В.Г. Григорьев // Между-нар. симпозиум по электромагнитной совместимости: Сборник научных докл.. - СПб: 1993. - С. 464 - 466.

42.Программное обеспечение автоматизированных контрольно-измерительных систем / Соавтор П.В. Горбунов // Междунар. симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: Сборник научных докл. - СПб: 1995. - с. 91.

43.Основные требования к измерительным системам и пути их реализации // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы междунар. науч.-техн. конф. - Владимир: 1995.- С. 149 - 155.

44.Перспективы виртуальных систем измерения / Соавтор В.А. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии: Материалы докл. третьей междунар. конф. - Владимир. - 1998. - С. 272 -273.

45.Алгоритмическое программирование измерительных и диагностических систем / Соавторы: С.Б. Богдан, П.В. Горбунов // Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии: Материалы докл. третьей междунар. конф. Владимир. - 1998. - С. 273-274.

46.Системы виртуальных приборов / Соавтор В.А. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. третьей междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 1999. - С. 210 - 213.

47. Автоматизация приемосдаточных испытаний радиоэлектронной аппаратуры // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. третьей междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 1999. - С. 151 - 155.

48.Комплекс аппаратно-программных средств для приемо-сдаточных испытаний приемопередатчиков / Соавтор В.А. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. четвертой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 2001. - С. 232-233.

49.Восстановление формы сигнала на экране виртуального осциллографа / Соавторы: O.P. Никитин, В.А. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. четвертой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 2001.-С. 190- 192.

50.Программные средства автоматизированного проектирования компьютерных контрольно-измерительных комплексов / Соавтор A.M. Ислевский // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. четвертой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 2001. - с. 231.

51 .Компьютерный мониторинг качества электроэнергии / Соавторы: O.P. Никитин, В.А. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Материалы докл. пятой междунар. конф. Владимир. - 2002. - С. 255-258.

52.Компьютерный генератор испытательных радиосигналов / Соавторы: А. Л. Конюх, В.А. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. пятой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 2003. - С. 314-316.

53.Компьютерные алгоритмы измерения амплитудной модуляции методом стробирования / Соавтор В.А. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. пятой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. - 2003. - С. 316 - 318.

54.Метод многоуровневой интерполяции при измерении частоты и задержки биомедицинских сигналов / Соавтор В.А. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Материалы шестой междунар. науч.-техн. конф. Книга 2.- Владимир: 2004. - С. 29 - 32.

55.Program means of virtual signal synthesis / O. Nikitin, A. Pozdnyakov, A. Konukh // Physics and radioelectronics in medicine and ecology: Proceedings of the 6-th international conference. Book 2. - Vladimir: 2004 . - P. 25 - 29.

56.Построение ИАЧХ четырехполюсников с адаптацией полосы качания испытательного сигнала / Соавтор В.Г. Спицын // Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн. конф.- Каунас-Вильнюс 1975. - т. 1. - С. 97-100.

57.0 построении автоматического измерителя амплитудно-частотных характеристик широкополосных четырехполюсников дециметрового диапазона / Соавтор В.А. Коньков // Метрология в радиоэлектронике: Тез. докл. 3 Всесоюзного семинара-совещания . Москва. - 1975. - С. 30-31.

58.Измерение малых неравномерностей амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсников дециметрового диапазона // Метрология в радиоэлектронике: Тез. докл. 5 Всесоюзной научно-техн. конф. Москва. -ВНИИФТРИ 1981. - С. 207 - 208.

59.Адаптация полосы качания испытательного сигнала при измерении амплитудно-частотных характеристик избирательных четырехполюсников. // Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации: Тез. докл. V Всесоюзной конф. Москва. - 1984. - с. 385.

60.Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик УПЧ // Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств: Тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конференции. Москва. - 1985. - С. 118 - 119

61.Измерительный комплекс для контроля и регулировки частотных характеристик избирательных четырехполюсников // Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации: Тез. докл. VI Всесоюзной конф. Москва. - 1987.- с. 225.

62.Исследование показателей качества электроэнергии и путей распространения помех по силовым сетям предприятий / Соавтор А.Б. Казаринов // ЭМС судовых технических средств: Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. - JI.. - Судостроение. - 1990. - с. 173.

63.Пакет программ и оболочка для автоматизированного проектирования контрольно-измерительных систем / Соавтор П.В. Горбунов // Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры: Труды Всероссийской научно-техн. конф. - Владимир: 1994. - С. 62 - 63.

ЛР № 020275 Подписано в печать 29 06 05 Формат 60x84/16 Бумага для множит техники Гарнитура Тайме Печать на ризографе Уел печ л 1,86 Уч-нзд л 1,98 Тираж 100 экз

Заказ ¿01 - 2¿РОб'Г

Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул Горького, 87

»1 4 879

РНБ Русский фонд

2006-4

14606 \

f

i

i

А

Основные сокращения.

• Введение.

Глава 1. Аналитический обзор, постановка задач и выбор Щ приоритетных принципов автоматизации экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем.

1.1. Задачи экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем.

1.2. Классификация автономных систем экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга.

1.3. Аппаратно-программные средства компьютерных систем экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга.

1.4. Аналитический обзор методов алгоритмических измерений и синтеза испытательных сигналов.

1.5. Классификация рабочих областей частот стробирующего ф аналого-цифрового преобразования.

1.6. Методология проектирования систем испытаний.

1.7. Выводы по главе 1. j

Глава 2. Исследование, развитие и математическое моделирование алгоритмов спектрального анализа сигналов при несинхронизированном стробировании.

2.1. Перенос гармоник сигнала в область промежуточных частот при несихронизированном стробировании.

2.2. Диапазон рабочих частот при несинхронизированном ф, стробировании. 2.3. Особенности спектрального анализа сигналов на основе ^Ц, дискретного преобразования Фурье.

2.4. Анализ амплитудного спектра.

2.4.1. Анализ амплитудного спектра и оценка среднеквадратического значения сигнала на основе преобразования Фурье.

2.4.2. Особенности оценки амплитуды первой гармоники сигнала при приближении к границам диапазона промежуточных частот.

2.4.3. Исследование возможностей БПФ для оценки амплитуды щ основной гармоники по короткой реализации сигнала.

2.5. Анализ частотного спектра.

2.5.1. Оценка частоты периодического сигнала на основе преобразования Фурье.

2.5.2. Алгоритмы определения номера и частоты любой гармоники сигнала при реализации преобразования Фурье.

2.5.3. Особенности оценки частоты сигнала при приближении к границам диапазона промежуточных частот.

2.5.4. Исследование возможностей БПФ для оценки частоты по короткой реализации сигнала.

2.6. Анализ фазового спектра.

2.6.1. Оценка начальной фазы основной гармоники периодического сигнала на основе преобразования Фурье.

2.6.2. Особенности оценки начальной фазы сигнала при приближении к границам диапазона промежуточных частот.

2.6.3. Исследование возможностей БПФ для оценки начальной фазы по короткой реализации сигнала.

2.7. Комплексный алгоритм спектрального анализа.

2.8. Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование, развитие и математическое моделирование алгоритмических методов оценки характеристик сигналов.

3.1. Сравнение алгоритмических методов оценки среднеквадратического значения сигнала.!.

3.2. Комбинированный алгоритм оценки частоты по короткой реализации цифрового сигнала.

3.3. Оценка разности фаз сигналов.

3.3.1. Оценка разности фаз сигналов в частотной области на основе преобразования Фурье.

3.3.2. Применение преобразования Гильберта для уменьшения модуляционных шумов при оценке разности фаз сигналов.

3.3.3. Оценка разности фаз сигналов во временной области.

3.4. Оценка параметров модуляции сигнала.

3.4.1. Оценка параметров модуляции на основе преобразований

Фурье и Гильберта.

3.4.2. Оценка параметров гармонической модуляции по среднеквадратическому значению и с фильтрацией шумовых спектральных компонент огибающей.

3.4.3. Сравнение методов оценки параметров модуляции.

3.5. Восстановление формы сигнала при несинронизированном стробировании.

3.6. Оценка нелинейных искажений сигнала.

3.7. Выводы по главе 3.•.

Глава 4. Исследование, развитие и математическое моделирование алгоритмических методов анализа частотных характеристик устройств и каналов передачи.

4.1. Методологические аспекты исследования частотных характеристик цепей, устройств и каналов передачи.

4.2. Адаптация полосы качания испытательного сигнала при исследовании АЧХ избирательных устройств.

4.3. Использование преобразований Фурье и Гильберта в задачах ф исследования частотных характеристик.

4.4. Исследование частотных характеристик при использовании щ внешних широкополосных генераторов качающейся частоты и маркерных меток.

4.4.1. Использование стабильного электронного частотного масштаба.

4.4.2. Использование перестраиваемого электронного частотного масштаба для повышения точности определения граничных частот.

4.4.3. Определение амплитудных параметров и функционалов методом ф стробируемого сравнения сигналов.

4.5. Использование сигнала с линейчатым спектром в качестве испытательного при измерении АЧХ широкополосных линейных четырёхполюсников.

Ф 4.6. Формирование маркерных меток в устройствах частотного сканирования.

4.6.1. Анализ методов формирования частотных меток.

4.6.2. Адаптивное формирование частотных меток. да 4.6.3. Формирование видеоимпульсов электронного частотного масштаба.

4.6.4. Методы повышения разрешающей способности формирователей электронного частотного масштаба.

4.7. Выводы по главе 4.

Актуальность темы

Современное производство радиоаппаратуры характеризуется непрерывным обновлением выпускаемой продукции. По оценке специалистов фирмы National Instruments [137] в секторе бытовой электроники и систем связи временной интервал стабильности технологического процесса производства за последние годы сократился с 18 до 6 месяцев. В условиях жесткой конкуренции производитель вынужден непрерывно обновлять продукцию и осваивать выпуск новых видов изделий, улучшая их качество. Для этого технологический процесс должен быть максимально гибким, быстро адаптируемым к новым задачам. При таких темпах развития для снижения общих затрат необходимо непрерывно модернизировать не только продукцию, но и технологии испытаний, искать пути сокращения издержек на контроль качества, доля которых может достигать 50% от общих производственных расходов.

Технологический процесс предусматривает проведение тренировки радиотехнических систем (РТС) с проверкой функционирования и различные виды испытаний: сравнительные, определительные, контрольные, климатические, приемо-сдаточные, периодические, технологические, полигонные, стендовые и др. Определяющим фактором гибкости производства становится использование компьютерных автоматизированных систем контроля, испытаний и мониторинга (СКИМ) [109,121,139]. Но испытаниям РТС и их компоненты подвергаются не только на стадии производства, но также на всех остальных стадиях жизненного цикла: в процессе исследований, разработки, проектирования и эксплуатации. На стадии проектирования выполняются исследовательские, доводочные, предварительные, приемочные и другие испытания. На этапе эксплуатации основными задачами является контроль работоспособности, диагностика, прогнозирование,

Таким образом, задача управления качеством РТС комплексная и должна решаться в виде комплекса, методических и технических средств. При этом следует опираться на принципы технологичности, унификации и преемственности. Стратегия гибкости и унификации определяет пути развития СКИМ на всех стадиях жизненного цикла РТС. Сегодня нужны такие СКИМ, которые могут гибко изменять свои возможности в соответствии с совершенствованием выпускаемой продукции, они должны быть многофункциональными, модернизируемыми, перепрограммируемыми и при этом недорогими, быстро создаваемыми и доступными для отечественного производителя РТС. Перечисленные требования являются противоречивыми. Разрешить противоречия моясно путем использования алгоритмических методов оценки параметров РТС, унифицированных аппаратных средств и программного обеспечения, модульного по структуре и адаптируемого к конкретной задаче. Исследования показали, что поставленные задачи могут быть решены на основе технологий виртуальных приборов (ВП) с использованием развитых процедур цифровой обработки данных, т.е. не на аппаратном, а на программном уровне, поэтому алгоритмизация - это главный вектор развития СКИМ РТС.

Активно работающие в области испытаний зарубежные компании, такие как Hewlett-Packard, National Instruments, Tektronix, предлагают унифицированные комплексы аппаратно-программных средств для компоновки СКИМ. Однако их оборудование и программное обеспечение не предназначено для совместной работы с отечественными инструментальными средствами, оно дорогое и не всегда эффективное. Степень алгоритмизации измерений, представленная в программных пакетах типа LabVeiw и HPVEE, не может удовлетворить все специфические требования контроля, испытаний и мониторинга РТС.

Направление алгоритмизации измерений развивается давно, но наибольший интерес к нему возник сравнительно недавно в связи с появлением средств цифровой обработки (микропроцессоров, сигнальных процессоров и компьютеров). Значительный вклад в алгоритмизацию измерений внесли творческие коллективы ряда высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов, а также известные ученые: Арутюнов П.А., Голд Б., Гольденберг JI.M., Желбаков И.Н., Минц М.Я., Найденов А.И., Орнат-ский П.П., Попов B.C., Рабинер JI.P., Сретенский В.Н., Трифонов А.П., Шафер Р.В., Шинаков Ю.С., Шувалов В.П., Уидроу Б., Чмых М.К. и др.

В настоящее время опубликовано большое количество работ [13,16,21,22,26,28,35,41,50,51,56,58,64,67,70 и др.], освещающих различные теоретические и практические вопросы цифровой обработки в задачах оценки характеристик РТС. Однако, в связи с быстрым совершенствованием средств вычислительной техники методология, алгоритмизация и программное обеспечение систем обработки отстают в своем развитии от возможностей современных персональных компьютеров (ПК). Многие решенные ранее задачи на сегодняшнем уровне могут решаться иначе, так как быстродействие ПК позволяет осуществлять необходимые преобразования в реальном времени. Таким образом, в настоящее время существует актуальная техническая и научная проблема развития базы вычислительных методов оценки параметров РТС.

Цели и задачи исследований

Основной целью диссертации является развитие алгоритмических методов экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем, в основу которых положены принципы цифровой обработки данных дискретных отсчетов, позволяющие создавать СКИМ РТС для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем.

Основными задачами диссертационной работы являются:

1. Выбор и обоснование приоритетных принципов построения СКИМ для разных стадий жизненного цикла радиотехнических устройств и систем, включая их проектирование, производство и эксплуатацию.

2. Развитие алгоритмических методов определения параметров радиосигналов на основе гибкости и унификации архитектуры, аппаратных средств, алгоритмической базы и программных модулей СКИМ РТС.

3. Создание программ компьютерного моделирования предложенных методов и алгоритмов для оптимизированного выбора параметров и режимов обработки данных дискретных отсчетов, получаемых в результате аналого-цифрового преобразования.

4. Выработка предложений и рекомендаций по расширению рабочего диапазона частот аналого-цифрового преобразователя (АЦП), по применению созданных методов и алгоритмов обработки данных.

5. Создание программных средств обработки цифровых данных, которые молено гибко объединять и адаптировать в соответствии с индивидуальными задачами пользователей.

6. Создание, апробация и внедрение специализированных компьютерных комплексов и систем оценки характеристик РТС, реализующих контрольно-измерительные процедуры на алгоритмическом уровне.

Объект и предмет исследований

Объектом исследований является алгоритмическая и инструментальная база автоматизации испытаний и мониторинга РТС. Предметом исследований являются методы и алгоритмы обработки цифровых данных, эффективно функционирующие в реальном времени испытаний и имеющие метрологические характеристики, достаточные для практических задач оценки параметров сигналов и радиотехнических систем.

Предварительные исследования показали, что задачи унификации и гибкости, простоты и доступности аппаратно-программных средств, низкой стоимости и быстроты создания СКИМ широкого и специального назначения могут быть решены на основе технологий виртуальных приборов (ВП) с использованием совместимых и развитых процедур цифровой обработки данных. Приоритетным является направление развития методов алгоритмических измерений, так как компьютерные технологии позволяют с наименьшими затратами обеспечить гибкость и достоверность комплексных испытаний.

Суть предлагаемого подхода построения СКИМ заключается в комплексной алгоритмизации, при которой сведения о совокупности характеристик РТС получаются путем обработки единого массива данных, т.е. на программном уровне при минимуме аппаратных средств. Основой СКИМ становится ПК, который дополняется адаптерами ввода-вывода.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использован аппарат математического анализа и имитационного моделирования созданных методов и алгоритмов работы в условиях влияния искажений сигнала, внешних шумов и конечной разрядности аналого-цифрового преобразователя. В работе применены методы математической статистики и теории вероятности, ортогональных преобразований Фурье и Гильберта, теория стробоскопического преобразования, а также численные методы решения задач. Основные теоретические результаты проверены путем моделирования на ЭВМ, а также в ходе экспериментальных исследований, испытаний и эксплуатации созданных систем и комплексов.

Результаты работы

В диссертации приведены материалы, обобщающие результаты теоретических исследований и опыт практической реализации методов цифровой обработки дискр етизир о ванных сигналов в задачах оценки параметров радиосистем. Основные теоретические и практические результаты диссертации были получены автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре радиотехники и радиосистем Владимирского государственного университета (ВлГУ) в период с 1971 по 2005 гг. Главное внимание обращено на описание методов и алгоритмов обработки данных, результатов математического моделирования и программно-аппаратной реализации.

Научная новизна диссертационной работы состоит в развитии алгоритмических методов определения параметров радиосигналов в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем. Предложены методы и алгоритмы, позволяющие создавать СКИМ на основе принципов: технологичности, унификации и преемственности аппаратно-программных средств; приоритетного использования компьютерных приборов; приоритета вычислительных процедур над аппаратными решениями; комплексной обработки массива цифровых данных. Создан комплекс взаимно сочетаемых и объединяемых методов цифровой обработки данных дискретных отсчетов для экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем на разных этапах жизненного цикла РТС.

Диссертантом впервые предложены методы:

- тиражирования для оценки частоты на одном периоде сигнала с применением преобразований Фурье и Гильберта;

- оценки фазового сдвига с преобразованием опорного и измерительного дис-кретизированного сигнала по Фурье и Гильберту, а также с вырезанием модуляционных шумов;

- определения параметров модуляции на основе преобразований Фурье и Гильберта (по патенту РФ № 2248000), а также новый алгоритм оценки гармонической модуляции по среднеквадратическому значению и с фильтрацией шумовых спектральных компонент огибающей;

- оценки функционалов протяженности и положения АЧХ путем усреднения данных по шагам «вверх-вниз» (по а.с. № 1205071);

- адаптации полосы качания испытательного сигнала в пределах полосы пропускания избирательной цепи (по а.с. № 1087924);

- комплексного анализа АЧХ, ФЧХ и ХГВЗ на основе преобразований Фурье и Гильберта;

- определения функционалов положения и протяженности АЧХ (по а.с. № 437984) путем подсчета импульсов частотного масштаба;

- оценки исследования АЧХ с применением перестраиваемого электронного частотного масштаба (по а.с. №499536);

- стробируемого сравнения огибающих входного и выходного сигналов испытуемого модуля на заданной частоте (по а.с. № 525898) для определения амплитудных параметров и функционалов;

- исследования АЧХ широкополосных схем, основанный на трансформации линейчатого спектра сигнала на выходе испытуемого модуля (по а.с. № 618694);

- адаптивного формирования маркерного видеоимпульса в центре сигнала "нулевых биений" (по а.с. № 559186);

- импульсного формирования частотных меток с адаптацией к закону изменения частоты испытательного сигнала (по а.с. № 453644);

- совмещения маркерного и испытательного сигналов на выходе генератора качающейся частоты (по а.с. № 471548).

Практическое значение диссертации определяется следующими основными результатами:

1. Созданы ККП специального и широкого применения, предназначенные:

- для оценки характеристик радиосигнала и РТС;

- для мониторинга замираний в радиоканале;

- ■ для мониторинга качества электроэнергии;

- для обучения студентов.

Замена комплекса автономных приборов на виртуальные аналоги позволяет уменьшить затраты от 3 до 10 раз.

2. Разработан комплекс средств, позволяющих в соответствии с индивидуальными потребностями пользователя конфигурировать и программировать СКИМ приемо-передающих РТС с установкой границ допусков, с выбором структуры и последовательности испытаний и т.д.

3. Созданы алгоритмы, позволяющие восстанавливать сигнал во временной области по массиву цифровых данных, получаемых с помощью АЦП в диапазоне несинхронизированного стробирования (ДНС).

4. Создано 11 специализированных программ, реализующих предложенные методы и алгоритмы обработки цифровых данных, а также 34 интерактивные программы моделирования, которые позволяют, оптимизировать режимы обработки данных и минимизировать погрешности.

5. Сформулированы предложения и рекомендации, позволяющие оптимизировать выбор структуры СКИМ и алгоритмов обработки данных.

6. Предложены методы и алгоритмы, обладающие достаточными для практического использования характеристиками, в частности показано, что:

- при оценке СКЗ в ДВК и ДНС метод Фурье (МФ) имеет методические погрешности на уровне 10"7, однако он проигрывает методу интегрирования в ДИС и ДСС, а для больших шумов также в ДВК и ДНС;

- при оценке параметров модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шумов для 16-битного АЦП и шума 6 бит погрешности оценки глубины AM снижаются с 0.3% до 0.02%, а девиации с 2% до 0.01%;

- при комплексном анализе АЧХ и ФЧХ на основе преобразований Фурье и Гильберта суммарные погрешности для ГЧМ, объема выборки 1024, шумов +2 бита и 16 разрядного АЦП не превышают по уровню 0,02%, по фазе 0,01°, по частоте 10"4;

- при оценке ГВЗ для ЛЧМ достижимы значения погрешности на уровне 0,01 - ОД мкс.

Внедрение

Теоретические и практические результаты работы внедрены на предприятиях и в учреждениях, а также используются в учебном процессе, в том числе:

1. Специализированный комплекс компьютерных приборов (ККП) внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор». Принято решение о тиражировании ККП.

2. Комплекс аппаратно-программных средств автоматизированных приемосдаточных испытаний радиостанции «Фазан» внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

3. Специализированный комплекс вычислительных компьютерных приборов внедрен на ФГУП «Крона» (г. Владимир).

4. Комплекс аппаратно-программных средств испытаний интерфейсов КОП и RS232 внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

5. Комплекс для автоматизированных приемо-сдаточных испытаний радиостанции «РС-46М» внедрен в ОАО «Владимирский завод «Электроприбор».

6. Специализированный комплекс виртуальных приборов для мониторинга качества электроэнергии внедрен во «Владимирском филиале учебно-методического и инженерно-технического центра Мосгосэнергонадзора».

7. «Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик линейных четырехполюсников» внедрен на заводе "Электроприбор" (г.Владимир).

8. «Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников» по авторскому свидетельству №525898, внедрено на предприятии п/я А-7217.

9. «Автоматизированная цифровая установка для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников» внедрена на предприятии п/я А-7956.

10.Материалы научно-исследовательской работы «Исследование и разработка методов построения цифровых ИАЧХ» внедрены в Каунасском научно-исследовательском институте радиоизмерительной техники (КНИИРИТ, Литва).

И.Научные и практические результаты кандидатской диссертации «Исследование и разработка методов построения цифровых электронных устройств для измерения амплитудно-частотных характеристик линейных четырехполюсников» внедрены в КНИИРИТ (Литва).

12.Научные и практические результаты докторской диссертации внедрены в учебный процесс на кафедре РТ и PC ВлГУ:

- комплекс программных средств моделирования алгоритмических методов оценки характеристик РТС;

- аппаратно-программный комплекс виртуальных приборов.

На защиту выносится комплекс научно обоснованных технических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие радиопромышленности, а именно:

1. Развитие методологии алгоритмизации экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем на основе принципов унификации, комплексирования, совместимости, гибкости, технологичности и преемственности для стадий разработки, производства и эксплуатации РТС.

2. Методы и алгоритмы оценки характеристик РТС (амплитуды и СКЗ сигнала, частоты, начальной фазы, сдвига фаз, нелинейных искажений, параметров модуляции, АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ) путем комплексной обработки массива цифровых данных во временной и в частотной области.

3. Методы анализа частотных характеристик путем: адаптации полосы качания; усреднения «вверх-вниз»; формирования частотного масштаба; трансформации линейчатого спектра; стробируемого сравнения; совмещения маркерного и испытательного сигналов.

4. Совокупность методов формирования частотного масштаба и маркерных импульсов в системах частотного сканирования.

5. Пакет программ моделирования и полученные на их основе предложения и рекомендации для оптимизации параметров алгоритмических преобразований в СКИМ РТС, включая выбор окна взвешивания, количества оцифрованных периодов сигнала, числа учитываемых спектральных линий.

6. Комплекс созданных аппаратно-программных средств конфигурирования, экспериментального исследования, испытаний и мониторинга сигналов, устройств и радиосистем.

Личное участие и вклад автора диссертации

Все основные виды работ выполнялись лично автором или осуществлялись под его руководством. Автору принадлежит: постановка задач исследований; классификация архитектур СКИМ РТС; выработка методологических принципов построения СКИМ; создание методов и алгоритмов оценки характеристик РТС; анализ и обобщение результатов моделирования; интерпретация теоретических и экспериментальных результатов; выводы и рекомендации по материалам исследований.

Все направления исследований и полученные результаты нашли отражение в 80 публикациях автора по теме диссертации. Работа потребовала участия помощников при проведении моделирования и экспериментальных исследований, а также при создании и внедрении специализированных комплексов аппаратно-программных средств, что нашло отражение в совместных публикациях.

Апробация работы

По материалам работы автором сделано 42 доклада, в том числе 28 на международных: конференциях и симпозиумах. Основные положения диссертации докладывались и опубликованы в материалах и трудах:

- «Международного симпозиума по электромагнитной совместимости». -Санкт-Петербург, 1993; '

- «Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии». - Санкт-Петербург, 1995;

- международного симпозиума в г. Москве, (1998 г.) «Padagogische Probleme in der Ingenieurausbildung»: Referate des 27. Internationalen Symposiums "Ingenieurpadagogik 98". - Alsbach/Bergstrasse: Leuchttam-Verlag, 1998;

- международного симпозиума в г. Санкт-Петербурге (2002 г.) "Ingenieur des 21. Jahrhuderts'VDas Sankt-Peterburger staatliches Bergbauinstitut (Technische Universitat);

- между нар одного симпозиума в г. Владимире (2003 г.) «Information and Communication Technologies: Chances and Challenges»;

- LVI научной сессии Российского НТО РЭС им. А.С. Попова. - Москва, 2001;

- научной сессии «Радиофизические методы дистанционного зондирования Земли». - Владимир, 2001;

- научно-практического семинара «Методы и средства измерений и цифровой обработки информации».-Владимир, 1999;

- международных НТК «Перспективные технологии в средствах передачи информации». - Владимир: 1995, 1997, 1999, 2001, 2003;

- международной НТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии». - Владимир: 1998;

- международных: НТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии». - Владимир, 2000, 2002, 2004;

- VI научно-техн. конф. «Радиоизмерения».- Каунас - Вильнюс, 1975;

- республиканского совещания «Проблема теории чувствительности электронных и электромеханических устройств и систем». - Владимир, 1976;

- Всесоюзного семинара-совещания "Метрология в радиоэлектронике". -Москва, 1975;

- Всесоюзной научно-техн. конф. "Метрология в радиоэлектронике". - Москва, ВНИИФТРИ, 1981;

- V Всесоюзной конф. «Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации». - Москва, 1984;

- Всесоюзной НТК «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств». - Москва, 1985;

- VI Всесоюзной конф. «Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации». - Москва, 1987;

- Всесоюзн. Научно-техн. конф. «ЭМС судовых технических средств». - Ленинград, 1990;

- межреспубликанской конференции «Анализ сигналов и их спектров в радиоизмерениях». - Нижний Новгород: 1992;

- Всероссийской научно-технической конференции «Разработка и применение САПР ВЧ и СВЧ электронной аппаратуры. - Владимир: 1994.

Публикации по работе

По тематике исследований опубликовано 80 работ, в том числе 1 монография, 2 учебных пособия, 12 статей в центральных журналах, 28 статей в трудах между народных конференций и симпозиумов; получено 9 авторских свидетельств СССР на изобретения и патент Российской Федерации.

Структура и объем и работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, имеющего 226 наименований отечественных и зарубежных источников, в том числе 80 работ автора. Общий объем диссертации с приложениями 359 страниц, в том числе, 285 страниц основного текста и 18 страниц списка литературы. В основной части диссертации 197 рисунков и 9 таблиц.

4.7. Выводы по главе 4

1. Предложены методы и технические средства анализа частотных характеристик устройств и каналов передачи сигналов, новизна которых подтверждена 9 авторскими свидетельствами. Исследованы основные погрешности, определяющие возможности применения предложенных методов.

2. Показано, что при измерении частотных параметров устройств, АЧХ которых с высокой точностью описывается известным выражением, для повышения точности целесообразно проводить измерения на оптимальном уровне с последующим расчетом искомых параметров. При этом молено существенно (в 3-5 раз) снизить погрешности.

3. Показано, что при определении необходимой разрешающей способности по частоте следует руководствоваться конкретными измерительными задачами. Подход на основании теоремы Котельникова позволяет определить границу, когда АЧХ еще может быть восстановлена по совокупности дискретных отсчетов, а на основании теории чувствительности — когда повышение точности ещё влияет на качество регулировки.

4. Предлоясен динамический метод исследования АЧХ с оценкой функционалов протяясенности и положения путем усреднения данных по шагам «вверх-вниз» (по а.с. № 1205071). Метод позволяет повысить точность оценки, так как один из каждой пары импульсов времени счета имеет временной сдвиг вверх, а другой - вниз по отношению к истинному значению частоты, что обеспечивает компенсацию методической погрешности.

5. Для исследования избирательных устройств предложен метод адаптации полосы качания испытательного сигнала в пределах заданного уровня полосы пропускания четырехполюсника (по а.с. № 1087924). Метод позволяет решать важные на этапе регулировки задачи поиска АЧХ, установки и стабилизации средней частоты, а также девиации испытательного сигнала.

6. Предложен метод комплексного анализа частотных характеристик на основе преобразований Фурье и Гильберта, разработаны алгоритмы цифровой обработки массива данных мгновенных отсчетов, реализующие задачи анализа АЧХ, ФЧХ и ГВЗ. Моделирование для разных типов окон, объема выборки и уровня испытательного сигнала показало, что методические погрешности малы, основное влияние оказывают шумы и разрядность АЦП. В частности, для объема выборки 1024 методические погрешности по уровню не более 0,004 %, по фазе не более 0,002°, по частоте не более 10"5. Суммарные инструментальные и методические погрешности для ГЧМ, объема выборки 1024, шумов +2 бита и 16 разрядного АЦП не превышают по уровню 0,02%, по фазе 0,01°, по частоте 10"4. При оцешсе ГВЗ вполне достижимы значения погрешности на уровне 0,01 -0,1 мкс.

7. Предложен метод автоматизации определения функционалов положения и протяженности (по а.с. № 437984) путем подсчета специально формируемых видеоимпульсов электронного частотного масштаба. Показано, что применение перестраиваемого электронного частотного масштаба (по а.с. № 499536) позволяет повысить точность оценки функционалов положения и протяженности АЧХ.

8. Предложен метод стробируемого сравнения огибающих входного и выходного сигналов ИУ на заданной частоте (по а.с. № 525898), позволяющий определять амплитудные параметры и функционалы АЧХ. Для работы в расширенном динамическом диапазоне можно метод стробируемого сравнения совместить с одночастотным гетеродинированием.

9. Предложен метод измерения АЧХ широкополосных линейных четырёхполюсников, основанный на трансформации линейчатого спектра сигнала на выходе испытуемого модуля (по а.с. № 618694). Показано, что для повышения быстродействия лучшими являются экспоненциальный и ступенчатый законы качания спектра гетеродина.

10. Предложен метод адаптивного формирователя маркерных видеоимпульсов в центре сигнала "нулевых биений" (по а.с. № 559186). Получены выражения, позволяющие найти оптимальное по критерию точности значение граничной частоты используемого ФНЧ, минимальную допустимую полосу качания и определить суммарную погрешность.

11. Предложено для повышения точности отсчета момента равенства частоты сигнала и меток вместо детектирования "нулевых биений" использовать импульсный метод формировании частотных меток в точках на гармониках опорной частоты, основанный на применении управляемого формирователя (по а.с. № 453644), времязадающие параметры которого корректируются в соответствии с известным законом изменения частоты ГКЧ.

12. Благодаря простоте технической реализация и высокой разрешающей способности при формировании стабильных частотных меток в схеме вместо ФНЧ предлагается использовать узкополосные фильтры. Разбивать дискрет между гармониками опорной частоты рекомендуется на четное число интервалов.

13. Предложено для повышения точности оценки параметров и функционалов АЧХ совместить маркерный и испытательный сигналы на выходе генератора качающейся частоты (по а.с. № 471548). Применение двухтактного режима счета меток и пауз позволяет повысить разрешающую способность схемы и исключить систематическую погрешность квантования.

14. Разработанные методы могут быть использованы при построении сканирующих приемников, панорамных анализаторов АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ, коэффициента шума, S-параметров, КСВ, а также устройств для оценки скорости и линейности изменения частоты широкополосного сигнала.

281

Заключение

1. Определены приоритетные принципы создания СКИМ РТС на основе технологичности и унификации, использования компьютерных приборов и приоритета алгоритмических методов измерения над аппаратными решениями. Предложена классификация автономных СКИМ и показано, что в задачах испытаний для гибких технологий производства радиотехнических устройств и систем наиболее универсальными, реконфигурируемыми и развиваемыми являются архитектуры ККП и КСП.

2. Предложена классификация областей частот стробирующего аналого-цифрового преобразования по способу обработки данных. Анализ показал, что алгоритмическая база достаточно хорошо развита в диапазоне интерполяции сигнала (ДИС) и в диапазоне синхронизированного стробирования (ДСС), однако она недостаточно проработана для диапазона восстановления по Котель-никову (ДВК), а также для наиболее широкого и перспективного диапазона не-несинхронизированного стробирования (ДНС).

3. При работе в ДНС предложено все спектральные составляющие преобразованного сигнала разделить на гармоники прямого и обратного направлений (ГПН и ГОН). Установлено, что возникающие из-за взаимного наложения гармоник сигнала запрещенные зоны частот при работе в ДНС более широкие, если гармоники относятся к одному типу (ГПН или ГОН) и их номера близкие, и более узкие - если гармоники разного типа. Для уменьшения наложения спектральных компонент следует увеличивать объем выборки данных и использовать окно с более узким главным лепестком и низким растеканием в боковые лепестки.

4. Предложен комплекс взаимно сочетаемых методов и алгоритмов, которые могут объединяться в общую процедуру комплексной обработки массива данных, полученных в результате стробирующего аналого-цифрового преобразования исследуемого радиосигнала в ДНС, позволяя определять совокупность параметров: амплитуду и СКЗ, начальную фазу и фазовый сдвиг, частоту и нелинейные искажения, параметры модуляции, АЧХ, ФЧХ и ХГВЗ. Путем вычислений могут также определяться другие характеристики РТС: мощность и ее нестабильность, псофометрические шумы, селективность, избирательность, переходное затухание и другие. В основу созданных методов положены алгоритмы БПФ, преобразования Гильберта, интерполяции и интегрирования.

5. Предложен метод тиражирования, позволяющий определять частоту по короткой реализации сигнала путем комбинированной обработки массива данных во временной и в частотной области. Показано, что, используя алгоритмический подход, молено адаптировать методику испытаний к поставленной задаче и по одной и той же базе данных получать значения какого-либо параметра, вычисленные разными способами, например, молено одновременно оценить нелинейные искажения сигнала квазиспектральным, спектральным и модернизированным квазиспектральным методом.

6. Предложены новые методы оценки характеристик РТС с использованием преобразований Фурье и Гильберта, в том числе:

- определения фазового сдвига с «вырезанием» модуляционных шумов, что уменьшает погрешности на два порядка и устраняет влияние ПАМ;

- определения параметров модуляции (по патенту РФ № 2248000), а также оценки глубины AM- и девиации ЧМ-сигналов при гармонической модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шумов;

- комплексного анализа АЧХ, ФЧХ и ХГВЗ по единому массиву данных.

7. Показано, что выбор метода обработки данных при оценке СКЗ зависит от соотношения частот сигнала и дискретизации, а также от уровня шумов. На частотах ДВК и ДНС в условиях малых шумов преимущества по точности имеет метод Фурье, его методические погрешности находятся на уровне 10" , однако он проигрывает методу интегрирования в ДИС и ДСС, а для больших шумов также в ДВК и ДНС.

8. Показано, что предложенные методы и алгоритмы обладают достаточными для практического использования характеристиками. Например, для 16-битного АЦП и шумах ±2 бита достижимы погрешности:

- 0,001 - 0,01% при определении амплитуды и СКЗ сигнала;

- 0,001 - 0,01° при определении начальной фазы и фазового сдвига;

- 10 -10"* при определении частоты и ее нестабильности;

- 0,01 - 0,1 мке при определении группового времени запаздывания (ГВЗ);

- 0,001-0,01% при оценке нелинейных искажений.

При комплексном анализе АЧХ и ФЧХ на основе преобразований Фурье и Гильберта суммарные погрешности для ГЧМ и объема выборки 1024 не превышают по уровню 0,02%, по фазе 0,01°, по частоте 10"4. При определении параметров модуляции по СКЗ огибающей и с фильтрацией шумов для 16-битного АЦП и шума 6 бит погрешности оценки глубины AM по сравнению с базовым методом снижаются с 0.3% до 0.02%, а девиации с 2% до 0.01%. Моделирование показало, что для многих задач применение 12, 10 и далее 8-битного АЦП обеспечивает приемлемые точности и быстродействие.

9. В результате исследований на основе моделирования установлено, что при спектральном анализе с использованием БПФ:

- погрешности возрастают на границах ДПЧ за счет затекания спектральных линий из зеркальных областей 0 и/а/2;

- при наличии высших гармоник в спектре сигнала и на границах ДПЧ следует использовать узкие окна, увеличивать объем выборки и оцифровывать большее число периодов сигнала;

- для одного-двух периодов сигнала хуже других работает окно Кайзера, а окно Хэмминга несколько лучше окна Ханна;

- для трех периодов сигнала, прежде чем выбрать тип окна, необходим детальный анализ уровня шума;

- для четырех и более периодов при малых шумах лучше работает окно Кайзера, но при увеличении шумов - окно Ханна;

- окно Кайзера хорошо работает при низких шумах, малом числе гармоник, не менее 2-х периодов сигнала при оценке фазы и не менее 4-х периодов при оценке частоты и уровня сигнала;

- окно Хэмминга работает лучше других только на одном периоде сигнала, окно Ханна является предпочтительным в случаях априорной неопределенности параметров сигнала и шума.

10. Предложены алгоритмы восстановления формы периодического сигнала по данным аналого-цифрового преобразования в ДНС, ДСС и ДВК. Показано, что восстановление сигнала по данным спектрального анализа позволяет применить вычислительные процедуры «очистки» сигнала от высших гармоник, шумов и паразитной модуляции.

11. Для архитектуры КСП предложены новые методы и алгоритмы анализа частотных характеристик устройств и каналов передачи сигналов:

- динамический метод исследования АЧХ с усреднением данных по шагам «вверх-вниз» (по а.с. № 1205071);

- метод адаптации полосы качания испытательного сигнала в пределах заданного уровня полосы пропускания четырехполюсника (по а.с. № 1087924);

- метод автоматизированного подсчета видеоимпульсов электронного частотного масштаба (по а.с. № 437984);

- метод совмещения маркерного и испытательного сигналов на выходе генератора качающейся частоты (по а.с. № 471548);

- метод использования перестраиваемого электронного частотного масштаба (по а.с. № 499536);

- метод стробируемого сравнения огибающих входного и выходного сигналов испытуемого модуля на заданной частоте (по а.с. № 525898);

- метод трансформации линейчатого спектра испытательного сигнала на выходе испытуемого модуля (по а.с. № 618694).

При этом решаются задачи автоматического поиска АЧХ и адаптации полосы качания частоты, уменьшения влияния динамических искажений АЧХ, привязки к оси частот, повышения точности определения значений параметров и функционалов исследуемой АЧХ. Показано, что при оценке частотных параметров устройств, АЧХ которых описывается известным математическим выражением, целесообразно проводить измерения на оптимальном по критерию точности уровне с последующим расчетом, что позволяет в 3 - 5 раз снизить погрешности определения искомых величин.

12. Для более точной привязки к оси частот в устройствах частотного сканирования предложены методы формирования маркерных импульсов:

- метод адаптивного формирования метки в центре сигнала "нулевых биений" (по а.с. № 559186);

- метод управляемого импульсного формирования частотных в соответствии с известным законом управления колебаниями ГКЧ (по а.с. № 453644).

13. Предложенные методы и алгоритмы могут быть использованы в различных задачах экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга РТС как в учебном процессе, так и в промышленности на этапах проектирования, производства и эксплуатации. Их молено применить в сканирующих системах радиообнаружения и радиомониторинга. Разработанные алгоритмы широкополосного анализа спектра сигнала могут быть также использованы при построении панорамных анализаторов АЧХ, ФЧХ, ХГВЗ, коэффициента шума, S-параметров, КСВ, а таюке устройств оценки скорости и линейности изменения частоты широкополосного сигнала.

14. На основе разработанных методов и алгоритмов созданы комплексы виртуальных приборов различного назначения (см. приложения): для оценки характеристик радиосигналов и радиосистем; для мониторинга замираний в радиоканале; для мониторинга качества электроэнергии; для обучения студентов. Замена комплекса автономных приборов на виртуальные аналоги позволяет уменьшить затраты от 3 до 10 раз.

15. Разработан комплекс программных средств, позволяющий в интерактивном релсиме в соответствии с индивидуальными потребностями пользователя конфигурировать и программировать СКИМ приемо-передающих РТС с установкой границ допусков, с выбором структуры и последовательности испытаний и т.д.

16. Создано 11 специализированных программ, реализующих предложенные методы и алгоритмы обработки цифровых данных, а таюке 34 интерактивные программы моделирования, которые позволяют оптимизировать режимы обработки данных в СКИМ и минимизировать погрешности.

17. Теоретические и практические результаты работы внедрены на предприятиях и в учреждениях, а также используются в учебном процессе ВлГУ. Полученные акты о внедрении (см. прилолсение) подтверлодают техническую и экономическую целесообразность применения разработанных в диссертации методов, алгоритмов и программных средств.

1. А.с. 245894 СССР, МПК GOld 5/39. Способ стробоскопического осцилло-графирования / А.И. Найденов, М.И. Ефимчик (СССР). Опубл. 11.06.69. -Бюл. №20. - 2 с. : ил.

2. А.с. 277939 СССР, МПК G01R 23/16. Устройство для автоматического измерения номера используемой гармоники гетеродина / В.В. Имшенецкий, М.С. Мартынов (СССР). Опубл. 5.08.70. - Бюл. № 25. - 2 с. : ил.

3. А.с. 317987 СССР, МПК G01R 23/02. Устройство для формирования на экране электроннолучевой трубки частотных меток / Ю.К. Худяков (СССР). -Опубл. 19.10.71. Бюл. №31. - 2 с. : ил.

4. А.с. 333479 СССР, МПК G01R 13/30. Устройство формирования электронного частотного масштаба / И.М. Бродский, В.А. Гросман, В.В. Марков и др. (СССР). Опубл. 21.03.72. - Бюл. №11. - 2 с. : ил.

5. А.с. 375587 СССР, МПК GO 1R 27/28. Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников / В.Н.Угольков (СССР). -Опубл. 23.03.73. Бюл. № 16. -2с.: ил.

6. А.с. 375588 СССР, МПК G01R 27/28. Измеритель средней частоты полосы пропускания избирательных устройств / Р.В. Коровин, А.Н. Зюбан (СССР). -Опубл. 23.03.73. Бюл. № 16. - 2 с. : ил.

7. А. с. 424089 СССР, МПК G01R 29/06. Цифровой измеритель глубины модуляции /М.Я. Минц, В.Н. Чинков, В.П. Гапченко и др. (СССР). Опубл. 15.04.74. - Бюл. №14. - 2 е.: ил.

8. А. с. 432404 СССР, МПК GO 1R 23/00. Устройство для получения частотной метки / В.Е. Ямный (СССР). Опубл. 15.06.74,- Бюл. №22. - 2 е.: ил.

9. А. с. 1582140 СССР, МПК G01R 19/25. Устройство для измерения средне-квадратического значения напряжения / Г.Г. Живилов (СССР). Опубл. 30.07.90. - Бюл. №28. - 5 с. : ил.

10. А. с. 1698807 СССР, МПК G01R 19/02. Способ измерения среднеквадрати-ческого значения напряжения / В.В. Кийсвик, Ф.И. Жуганарь (СССР). -Опубл. 15.12.91. Бюл. №46. - 3 с. : ил.

11. Адоменас П. Измерители амплитудно-частотных характеристик и их применение / П. Адоменас, Я. Аронсон, Е. Бирманас, Я. Боерис, Т. Улевичус. -М.: Связь, 1968. 164 с.

12. Арутюнов П.А. Теория и применение алгоритмических измерений. М.: Энергоатомиздат, 1990.-256 с.

13. Ахмед Н. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов / Н. Ахмед, К. Рао. М.: Связь, 1974.-416 с.

14. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. М.: Эко-Трендз, 1999. - 196 с.

15. Бахтиаров Г.Д. и др. Аналого-цифровые преобразователи. М.: Сов. Радио, 1980.-368 с.

16. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. М.: Мир,1989.-448 с.

17. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс: пер. с франц.-2-е изд., испр. М.: ДМК, 1999.-144с.

18. Гехер К. Теория чувствительности и допусков электронных цепей. М.: Сов. радио, 1973. - 236 с.

19. Гитис Э.И. Техническая кибернетика / Э.И. Гитис, Г.А. Данилович, В.И. Самойленко. М.: Сов.радио, 1968. -284 с.

20. Гойжевский В.А. и др. Автоматизация панорамных измерений с применением многочастотных сигналов. Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн.конф. Каунас - Вильнюс. - 1975. - Т.1. - С. 46 - 50.

21. Голд Б. Цифровая обработка сигналов / Б. Голд, Ч. Рэйдер. М.: Сов. Радио, 1973. - 368 с.

22. Гольденберг JI.M. и др. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь,1990.-260 с.

23. ГОСТ 26.003-80. Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Введ. 1.07.81,- М.: Изд. стандартов, 1985,- 110 с.

24. ГОСТ Р МЭК 821-2000. Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (магистраль VME). Введ. 1.01.01,- М.: Изд. Стандартов. - 2000. - 218 с.

25. ГОСТ Р 51884-2002. Магистраль УМЕ, расширенная для контрольно-измерительной аппаратуры (магистраль VXI). Общие технические требования. -Введ. 1.01.03.- М.: Изд. Стандартов. 2002. - 183 с.

26. Гут Р.Э. Методы реализации дискретного преобразования Гильберта / Р.Э. Гут, В.В. Егоров. // Радиотехника. 1986. - № 6.

27. Гутншсов B.C. Измерение частоты сигнала с применением цифровой обработки / B.C. Гутников, Г.И. Литуненко. // Приборы и сист. управления. -1995. №6. С. 16 - 19.

28. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов. Л. Энергоатомиздат. - 1990. - 192 с.

29. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. М.: Радио и связь. - 1988. - 256 с.

30. Дайлиденас В. Цифровые метки частот для ГКЧ дециметрового диапазона / В. Дайлиденас, А. Дамчус, В. Дзенкаускас,- Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн. Конф. Каунас Вильнюс. - 1975. - т. 1. - С. 163 - 164.

31. Долгов В.А. Радиоэлектронные автоматические системы контроля (системный анализ и методы реализации) / В.А. Долгов, А.С. Касаткин, В.Н. Сретенский, под ред. В.Н. Сретенского. -М.: Сов. Радио. 1978. - 384 с.

32. Дорман М.И. Особенности колебательных явлений при прохождении частоты через нуль. // Радиотехника. 1960. - т. 15. - № 10.

33. Жарков Ф.П. Использование виртуальных инструментов Lab VIEW / Ф.П. Жарков, В.В. Каратаев, В.Ф. Никифоров и др. Под ред. Демирчана К.С. и Миронова В.Г.- М.: Солон-Р, Радио и связь, Горячая линия Телеком. -1999.-268 с.

34. Жилинскас Р. П.П. Измерители отношения и их применение в радиоизмерительной технике. - М.; Сов. Радио. - 1975. - 216 с.

35. Залманзон JI.A. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. М.: Наука. - 1989,- 493 с.

36. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Изд. Наука. - 1973. - 832 с.

37. Красильников В.А. О некоторых особенностях построения источников сигналов для автоматизированных информационно-измерительных систем // Радио измерения: Материалы VI науч.-техн. конф. Каунас-Вильнюс. 1975. -Т.1.- С. 89-92.

38. Круг Н.Г. Виртуальные измерительные системы // Приборы и системы управления. 1996,- №11,- С. 44-48.

39. Лабутин С. А. Помехоустойчивость и быстродействие методов измерения частоты по короткой реализации гармонического сигнала / С.А. Лабутин, М. В. Пугин // Измерительная техника. 1998. - №9. - С. 34 - 36.

40. Малинский В.Д. Испытания аппаратуры и средств измерений на воздействие внешних факторов: Справочник / В.Д. Малинский, В.Х. Бегларян, Л.Г. Дубицкий. под ред. В.Д. Малинского. — М.: Машиностроение, 1993. 576 с.

41. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения, пер. с англ. М.: Мир. - 1990. - 584 с.

42. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений, пер. с англ. М.: Мир. 1990,- 535 с.

43. Минц М. Я. Оптимальный по помехозащищённости метод измерения частоты гармонических сигналов / М.Я. Минц, В.Н. Чинков // Измерительная техника. -1992. №4. - С. 50 - 52.

44. Мительман Л.В. Централизованная аппаратура контроля АЧХ / Л.В. Ми-тельман, Л.Р. Ноткин, В.В. Марченко. М. Связь. - 1977,- 136 с.

45. Мячев А. А. Интерфейсы средств вычислительной техники: справочник. -М.: Радио и связь. 1993. - 353 с.

46. Найденов А.Е. Приборы для исследования АЧХ широкополосных устройств. // Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн.конф. Каунас- Вильнюс. 1975. -т.1. - с. 76-80.

47. Найденов А.Е. Аппаратура для исследования АЧХ узкополосных устройств с большим динамическим диапазоном / А.Е. Найденов, Э.В. Лоле. //

48. Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн. конф. Каунас-Вильнюс. 1975. т.1.-с. 81-84.

49. Найденов А.И. Трансформация спектра наносекундных импульсов. М.: Сов. Радио. - 1973. - 180 с.

50. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф.-2-е изд., перераб. и доп.-Л.: Энергоатомиздат,- 1991.-304 с.

51. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток. М.: Радио и связь. - 1985. - 248 с.

52. Оппегейн А.В. Цифровая обработка сигналов: пер. с англ. / А.В. Оппегейн, Р.В. Шафер, под ред. С.Я. Шаца. М.: Связь. - 1979. - 416 с.

53. Пат. 2040002 Российская федерация, МПК G 01 R 25/00. Способ определения разности фаз / Келехсаев Б.Г. (Российская федерация). Опубл. Бюл. №10. - 1995. 5 с. : ил.

54. Петухов В. И. Измерение действующих значений ограниченно-несинусоидальных напряжений / В. И. Петухов, А. А. Дроздов, К. В. Тимофеев // Измерительная техника. 1989. - №6. - с. 40 - 41.

55. Пономарев Н.Н. Автоматическая аппаратура контроля радиоэлектронного оборудования (вопросы проектирования) // под ред. Н.Н. Пономарева. М. -Сов. Радио, - 1975.-328 с.

56. Попов В. С. Измерение среднеквадратического значения напряжения / B.C. Попов, И.Н. Желбаков. М.: Энергоатомиздат. - 1987. - 120 с.

57. Рабинер Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов /Л. Раби-нер, Б. Голд. -М.: Мир. 1978. - 848 с.

58. Розенберг В .Я. Введение в теорию точности измерительных систем, М.: Сов. Радио. - 1975,- 304 с.

59. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Спб.: Питер, 2005. - 604 с.

60. Соболев B.C. Анализ алгоритма оценки мгновенной частоты аналитического сигнала / B.C. Соболев, Г.А. Кащеева, A.M. Щербаченко // Измерительная техника. 2000. - №8. - С. 57- 61.

61. Соловьев Н.Н. Измерительная техника в проводной связи. Часть 3. Измерения параметров, характеризующих искажения сигналов связи. М.: Связь. - 1971,- 304 с.

62. Сорока М.К. Виртуальные приборы не виртуальная реальность // Приборы. Системы Управления. -М.: "Машиностроение", 1997. - 4 с. N 1,7

63. Степанов А.В. Методы компьютерной обработки сигналов и систем радиосвязи / А.В. Степанов, С.А. Матвеев М.: СОЛОН-Прес. - 2003. - 208 с.

64. Угольников В.Н. Методы измерения сдвига фаз и амплитуды гармонических сигналов на основе интегральных выборок // Измерительная техника. -2003. №5. - С.52 - 54.

65. Уидроу Б. Адаптивная обработка сигналов / Б. Уидроу, С. Стирнз пер. с англ. -М.: Сов. Радио. 1989. - 440с.

66. Фиок А. Промышленные и метрологические аспекты цифровых средств измерений / А. Фиок, Ф. Кабьяти, М. Савино // Приборы и системы управления. 1996. - №4. - С. 42-50.

67. Хохлов Ю.В. Измерения, контроль и диагностика с помощью компьютера / Ю.В. Хохлов, A.M. Литвин//Компьютеры + Программы.-1996.-№2.-С.42-45.

68. Хэррис Ф.Дж. Использование окон при гармоническом анализе методом Фурье // ТИИЭР,- 1981. т. 69. - № 11.

69. Чмых М.К. Цифровая фазометрия. М.: Радио и связь. 1993. - 184 с.

70. Шумни X. Цифровые измерительные системы // Приборы и системы управления. 1996,- №5. - С. 48-52.

71. Шэрман С. Точный и быстрый спектральный анализ на ПК // Instrumentation Newsletter: Технические новости от National Instruments на русском языке .- Том 13, №4, Весна 2002. С. 1, 6-7.

72. Agrez D. Weighted multipoint interpolated DFT to improve amplitude estimation of multifirequency signal // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Apr 2002, Vol.: 51, Issue: 2, p. 287-292.

73. Angrisani L. A digital signal-processing approach for phase noise measurement / L. Angrisani, M. DApuzzo, M. D'Arco // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. -Aug 2001, Vol.: 50, Issue: 4, p. 930-935.

74. Angrisani L. Evaluating Phase Noise Power Spectrum With Variable Frequency Resolution / A. Baccigalupi, M. DArco // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. -June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 685- 691.

75. Angrisani L. New digital Signal-Processing approach for transmitter measurements in third generation telecommunications systems / L. Angrisani, M. DApuzzo, M. D'Arco // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 622- 629.

76. Arpaia P. A measurement laboratory on geographic network for remote test experiments / P. Arpaia, A. Baccigalupi, F. Cennamo, P. Daponte // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 2000, Vol.: 49, Issue: 5, p. 992-997.

77. Arpaia P. Influence of the architecture on ADC error modeling / P. Arpaia, P. Daponte, L. Michaeli // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 1999, Vol.: 48, Issue: 5, p. 956-966.

78. Attivissimo F. Low-cost accurate characterization of FM sine wave generators / F. Attivissimo, N. Giaquinto, M. Savino // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. -Apr 1998, Vol.: 47, Issue: 2, p. 384-389.

79. Audrey F. H. The Fundamentals of FFT-Based Signal Analysis and Measurement in Lab VIEW and Lab Windows / Audrey F. Harvey and Michael Cerna // National Instruments Corporation: Application Note 041. November. - 1993. -20 p.

80. Babb T. Moving to a modular system for RF and microwave // Computer Aided Test Symposium. Hewlett-Packard. 1991, p. 6.1- 6,7.

81. Benetazzo L. A Web-based distributed virtual educational laboratory / L. Benetazzo, M. Bertocco, F. Ferraris, A. Ferrero, C. Offelli, M. Parvis, V. Piuri // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Apr 2000, Vol.: 49, Issue: 2, p. 349-356.

82. Bertocco M. A noise model for digitized data / M. Bertocco, C. Narduzzi, P. Paglierani, D.Petri // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2000, Vol.: 49, Issue: l,p. 83-86.

83. Bertocco M. Correction of systematic effects in digitizing oscilloscopes / M. Bertocco, L. Garbin, C. Narduzzi // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June2003, Vol.: 52, Issue: 3, p. 871- 877.

84. Betta G. A multi-application FFT analyzer based on a DSP architecture / G. Betta, C. Liguori, A. Pietrosanto // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 2001, Vol.: 50, Issue: 3, p. 825-832.

85. Betta G. An intelligent FFT-analyzer / G. Betta, M. D'Apuzzo, C. Liguori, A. Pietrosanto // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 1998, Vol.: 47, Issue: 5, p. 1173-1179.

86. Bilski P. Virtual spectrum analyzer based on data acquisition card / P. Bilski, W. Winiecki // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2002, Vol.: 51, Issue: 1, p. 82-87.

87. Boche H. A new algorithm for the reconstruction of bandlimited functions and their Hilbert transform / H. Boche, M. Protzmann // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. -Apr 1997, Vol.: 46, Issue: 2, p. 442-444.

88. Bucci G. A distributed measurement architecture for industrial applications / G. Bucci, C. Landi // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2003, Vol.: 52, Issue: 1, p. 165- 174.

89. Bucci G. New ADC with piecewise linear characteristic: case study-implementation of a smart humidity sensor / G. Bucci, M. Faccio, C. Landi // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Dec 2000, Vol.: 49, Issue: 6, p. 1154-1166.

90. Bucci G. Digital measurement station for power quality analysis in distributed environments / G. Bucci, E. Fiorucci, C. Landi // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2003, Vol.: 52, Issue: 1, p. 75- 84.

91. Callegaro L. A multiphase direct-digital-synthesis sinewave generator for high-accuracy impedance comparison / L. Callegaro, G. Galzerano, C. Svelto // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Aug 2001, Vol.: 50, Issue: 4, p. 926-929.

92. Carlosena A. Instrument for the measurement of the instantaneous frequency / A. Carlosena, C. Macua, M. Zivanovic // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.-Vol.: 49, Issue: 4, Aug 2000, p. 783-789.

93. Carullo A. A Traveling Standard for the Calibration of Data Acquisition Boards / A. Carullo, M. Parvis, A. Vallan // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. April2004, Vol.: 53, Issue: 2, p. 557- 560.

94. Carullo A. An audio card-based kit for educational purposes / A. Carullo, M. Parvis, A. Vallan // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.- June 2003, Vol.: 52, Issue: 3, p. 733- 737.

95. Chojnacki R. SCPI helping your productivity // Computer Aided Test Symposium. Hewlett-Packard. 1991, p. 2.1- 2.8.

96. Chung-Ping Young Devaney. Universal serial bus enhances virtual instrument-based distributed power monitoring / Chung-Ping Young Devaney, M.J. Shyh-Chyang Wang // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.- Dec 2001, Vol.: 50, Issue: 6, p. 1692-1697.

97. Carbone P. Sampling criteria for the estimation of multisine signal parameters / P. Carbone, E. Nunzi, D. Petri // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.- Dec 2001, Vol.: 50, Issue: 6, p. 1679-1683.

98. Daboczi T. Uncertainty of signal reconstruction in the case of jittery and noisy measurements // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 1998, Vol.: 47, Issue: 5, p. 1062-1066.

99. Didenko V.I. Minimization of number of metrological parameters for data acquisition systems / V.I. Didenko, A.L. Movchan // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2002, Vol.: 51, Issue: 1, p. 88-91.

100. Djokic В., So E. Phase measurement of distorted periodic signals based on non-synchronous digital filtering // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Aug 2001, Vol.: 50, Issue: 4, p. 864-867.

101. Djurovic I. A virtual instrument for time-frequency analysis / I. Djurovic, L. Stankovic // IEEE Trans, on Instrum! and Meas. Dec 1999, Vol.: 48, Issue: 6, p. 1086-1092.

102. Dobrowiecki T. Practical choices in the FRF measurement in presence of nonlinear distortions / T. Dobrowiecki, J. Schoukens // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2001, Vol.: 50, Issue: l,;p. 2-7.

103. Evans C. Nonlinear distortions and multisine signals. I. Measuring the best linear approximation / C. Evans, D. Rees // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 2000, Vol. 49, Issue 3, p. 602-609.

104. Evans C. Nonlinear distortions and multisine signals. II. Minimizing the distortion / C. Evans, D. Rees. // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 2000, Vol. 49, Issue 3, p. 610-616.

105. Ferrer о A. ReMLab: a Java-based remote, didactic measurement laboratory / A. Ferrero, S. Salicone, C. Bonora, M. Parmigiani // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2003, Vol.: 52, Issue: 3, p. 710- 715.

106. Ferrero A. A simulation tool for virtual laboratory experiments in a WWW environment / A. Ferrero, V. Piuri // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 1999, Vol.: 48, Issue: 3,p. 741-746.

107. Fountain Tim. Тестирование телекоммуникационной продукции с использованием PXI // Instrumentation Newsletter: Технические новости от National Instruments на русском языке .- Том 13, №3, 2001, С. 1, 6-7.

108. Ghiani Е. Auto-Evaluation of the uncertainty in Virtual Instruments / E. Ghiani, N. Locci, C. Muscas // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Vol.: 53, Issue: 3, June 2004, p. 672- 677.

109. Giesenhagen M. Evaluation new approaches to test software development // Computer Aided Test Symposium. Hewlett-Packard. 1991, p. 5.1- 5.8.

110. Gibbons G. Test and measurement on PCs // Computer Aided Test Symposium. Hewlett-Packard. 1991, p. 9.1- 9.6.

111. Graff John. Программное обеспечение основа измерений и автоматики // Instrumentation Newsletter: Технические новости от National Instruments на русском языке .- Том 13, №3, 2001, с. 2.

112. Groza V.Z. High-resolution floating-point ADC // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Dec 2001, Vol.: 50, Issue: 6, p. 1822-1829.

113. Hafed M.M. Techniques for high-frequency integrated test and measurement / M.M. Hafed , G.W. Roberts // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct. 2003, Vol.: 52, Issue: 6, p. 1780- 1786.

114. Harris F.J. On the Use of Windows for Hannonic Analysis with the Discrete Fourier Transfonn, Proc. of the IEEE, Vol 66-1, January, 1978, p. 51-83.

115. Hashempour H. Analysis and Measurement of Fault Coverage in a Combined ATE and BIST Environment / H. Hashempour, F. Meyer, F. Lombard! // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. April 2004, Vol.: 53, Issue: 2, p. 300- 307.

116. Hidalgo R.M. A simple adjustable window algorithm to improve FFT measurements / R.M. Hidalgo, J.G. Fernandez, R.R. Rivera, H.A. Larrondo // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2002, Vol.: 51, Issue: 1, p. 31-36.

117. IEEE Standard Codes, Formats, Protocols, and Common Commands for Use With IEEE STD 488.1 1987, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation///IEEE Std 488.2-1992. - 246 p.

118. Kampik M. Comparison of three accurate methods to measure AC voltage at low frequencies / M. Kampik, H. Laiz, M .Klonz // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Apr 2000, Vol.: 49, Issue: 2, p. 429-433.

119. Lakshmikanth A. A power quality monitoring system: a case study in DSP-based solutions for power electronics / A. Lakshmikanth, M. Morcos // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 2001, Vol.: 50, Issue: 3, p. 724-731.

120. Lakshmikanth A. A real-time system for power quality testing / A. Lakshmikanth, M. Morcos, W. White // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Dec 1998, Vol.: 47, Issue: 6, p. 1464-1468.

121. Liguori C. Implementing Uncertainty Auto-Evaluation Capabilities on an Intelligent FFT Analyzer / C. Liguori, A. Paolillo // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 700- 708.

122. Magruder Thomas. Гибкие масштабируемые системы сбора данных на основе ПК // Instrumentation Newsletter: Технические новости от National Instruments на русском языке .- Том 13, №3, 2001, С. 1, 4-5.

123. Mirri D. Implementation and performance evaluation of a broadband digital harmonic vector voltmeter / D. Mirri, G. Pasini, L. Peretto, F. Filicori, G. Iuculano, A. Dolfi // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 1998, Vol.: 47, Issue: 1, p. 229-234.

124. Masters L.W. Enhancing time-stamp counter phase modulation measurements // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 1998, Vol.: 47, Issue: 3, p. 652-658.

125. Nuccio S. Approaches to evaluate the virtual instrumentation measurement uncertainties / S. Nuccio, C. Spataro // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Dec 2002, Vol.: 51, Issue: 6, p.1347- 1352.

126. Petrovic P. New Digital Multimeter for Accurate Measurement of Synchronously Sampled AC Signals // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 716- 725.

127. Petrovic P. New algorithm for measuring 50/60 Hz AC values based on the usage of slow A/D converters / P. Petrovic, S. Marjanovic, M. Stevanovic // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2000, Vol.: 49, Issue: 1, p. 166-171.

128. Pintelon R. Probability density function for frequency response function measurements using periodic signals / R. Pintelon, Y. Rolain, W. Van Moer // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Feb 2003, Vol.: 52, Issue: 1, p. 61- 68.

129. Pintelon R. Measurement of frequency response functions using periodic excitations, corrupted by correlated input/output errors / R. Pintelon, J. Schoulcens // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Dec 2001, Vol.: 50, Issue: 6, p. 1753-1760.

130. Pogliano U. Tracking generator of calibrated hannonics // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Aug 2002, Vol.: 51, Issue: 4, p. 636- 639.

131. Rolain Y. Signal reconstruction for non-equidistant finite length sample sets: a "KIS" approach / Y. Rolain, J. Schoulcens, G. Vandersteen // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 1998, Vol.: 47, Issue: 5, p. 1046-1052.

132. Rolain Y. Block-Oriented Instrument Software Design / Y. Rolain, W. Van Moer // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 830- 838.

133. Schoulcens J. Improved frequency response function measurements for random noise excitations / J. Schoulcens, Y. Rolain, R. Pintelon // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.- Feb 1998, Vol. 47, Issue 1, p. 322-326.

134. Schoulcens J. Fully automated spectral analysis of periodic signals / J. Schoulcens, Y. Rolain, G. Simon, R .Pintelon // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Aug. 2003, Vol.: 52, Issue: 4, p. 1021- 1024.

135. Schoulcens J. Broadband versus stepped sine FRF measurements / Schoulcens J., R. Pintelon, Y. Rolain // IEEE Trans, on Instrum. and Meas .- Apr 2000, Vol.: 49, Issue: 2, p. 275-278.

136. Solomou M. Frequency Domain Analysis of Nonlinear Systems Driven by Mul-tiharmonic Signals / M. Solomou, D. Rees, N. Chiras // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. April 2004, Vol.: 53, Issue: 2, p. 243- 250.

137. Souders T.M. Code probability distributions of A/D converters with random input noise // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 1998, Vol.: 47, Issue: 5, p. 1042-1045.

138. Starkloff Eric. Законченная программная платформа снижает стоимость производственных испытаний // Instrumentation Newsletter: Технические новости от National Instruments. 2001.- Том 13. №2.-С. 1,4-5.

139. Spark G. Cost, time, risk and CAT // Computer Aided Test Symposium. Hewlett-Packard. 1991, p. 1.1- 1.11.

140. Vanhoenaclcer K. Design of multisine excitations to characterize the nonlinear distortions during FRF-measurements / K. Vanhoenacker, T. Dobrowiecki, J. Schoukens // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Oct 2001, Vol.: 50, Issue: 5, p. 1097-1102.

141. Vanhoenacker K. Detection of nonlinear distortions with multisine excitations in the case of nonideal behavior of the input signal / K. Vanhoenacker, J. Schoukens // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. .- June 2003, Vol.: 52, Issue: 3, p. 748- 753.

142. Vujicic V.V. Predetermination of the quantization error in digital measurement systems / V.V. Vujicic, I.Z. Zupunski, S.S. Milovancev // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Apr 1997, Vol.: 46, Issue: 2, p. 439-441.

143. Wang C., Gao R. A virtual instrumentation system for integrated bearing condition monitoring / C. Wang, R. Gao // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Apr 2000, Vol.: 40, Issue: 2, p. 325-332.

144. Yeary M. A DSP-Based Mixed-Signal Waveform Generator / M. Yeary, R. Fink, D. Beck, D. Guidry, M. Burns // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. June 2004, Vol.: 53, Issue: 3, p. 665- 671.

145. Yih-Chyun Jenq. Perfect reconstruction of digital spectrum from nonuniformly sampled signals // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. Jun 1997, Vol.: 46, Issue: 3, p. 649-652.

146. Zrilic D.G. Frequency Deviation Measurement Based on Two-Arm Delta-Sigma Modulated Bridge / D.G. Zrilic, N.U. Pjevalica // IEEE Trans, on Instrum. and Meas. April 2004, Vol.: 53, Issue: 2, p. 293- 299.1. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

147. Монография и учебные пособия

148. Поздняков А.Д. Автоматизация экспериментальных исследований, испытаний и мониторинга радиосистем / А. Д. Поздняков, В. А. Поздняков М.: Радиотехника, 2004. - 208 с.

149. Поздняков А.Д. Автоматизация экспериментальных радиофизических исследований: практикум /Владим. гос. ун-т,- Владимир. 2004. - 128 с.

150. Поздняков А.Д. Автоматизация радиоизмерений: Учеб. пособие / Владим. гос. техн. ун-т,- Владимир. 1995. - 184 с.

151. Статьи в периодических изданиях

152. Поздняков А.Д. Возможности виртуальных приборов для оценки нелинейных искажений сигнала // Проектирование и технология электронных средств. 2005. - № 1. - С. 47-50.

153. Поздняков А.Д. Методы оценки параметров и функционалов амплитудно-частотных характеристик линейных каналов // Проектирование и технология электронных средств. 2004. - № 3. - С. 40-46.

154. Поздняков А.Д. Компьютерный мониторинг качества электроэнергии при проведении испытаний систем и их компонентов / О.Р. Никитин, А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004,-№3,- С. 50 -54.

155. Поздняков А.Д. Многоуровневая интерполяция в компьютерных измерителях частоты биомедицинских сигналов / А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2004. - №3. - С. 41-45.

156. Поздняков А.Д. Компьютерные системы испытаний и тренировки РЭС // Проектирование и технология электронных средств. 2003. - № 4. - С. 2024.

157. Поздняков А.Д. Компьютерное моделирование вычислительных алгоритмов измерения среднеквадратического значения напряжения / А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Проектирование и технология электронных средств. -2003. № 2. - С. 59-62.

158. Поздняков А.Д. Виртуальные средства для мониторинга / А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Биомедицин, радиоэлектроника. 2000. - № 6. - С. 45-48.

159. Поздняков А.Д. Виртуальные средства измерения для испытания и диагностики электронной аппаратуры / О.Р. Никитин, А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Биомедицинская радиоэлектроника. 2000,- № 7,- С. 52-57.

160. Поздняков А.Д. Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников /А.Д. Поздняков, А.В. Гаврилов // Приборы и техника эксперимента,- 1982,- №4. с. 253.

161. Поздняков А.Д. О повышении точности измерения граничных частот полосы пропускания линейных четырехполюсников. / А.Д. Поздняков, В.Г. Спицьш // Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника. 1976. - вып. 4. - С. 24 - 30.

162. Поздняков А.Д. Цифровой измеритель параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников / В.А. Коньков, А.Б. Казаринов, Е.К. Левин, А.Д. Поздняков. // Приборы и техн. эксперимента,- 1976,- №2 с.253.

163. Поздняков А.Д. О повышении точности формирования частотной метки. А.Д. Поздняков, В.Г. Спицын // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника. 1975. - вып. 4. - С. 11 - 17.

164. Авторские свидетельства, патент

165. А.с. 1205071 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника / А.Д. Поздняков, А.В. Гаврилов (СССР). Опубл. 15.01.86. - Бюл. №2. - 4 е.: ил.

166. А.с. 1087924 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника / А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 23.04.84, Бюл. №15. - 6 е.: ил.

167. А.с. 618694 СССР, МКИ G 01 R 23/14. Устройство для измерения полосы пропускания четырехполюсника / А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 05.08.78, Бюл. №29.-2 е.: ил.

168. А.с. 559186 СССР, МКИ G 01 R 13/30. Формирователь частотных меток / А.Д. Поздняков (СССР).- Опубл. 25.05.77, Бюл. №19,- 2 е.: ил.

169. А.с. 525898 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотных характеристик четырехполюсника / А.Б. Казаринов, А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 25.08.76, Бюл. №31 - 3 е.: ил.

170. А.с. 499536 СССР, МКИ G 01 R 23/14. Устройство для автоматического измерения граничных частот полосы пропускания четырехполюсника / А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 15.01.76, Бюл. №2.-3 е.: ил.

171. А.с. 471548 СССР, МКИ G 01 R 23/00. Частотно-маркерное устройство / Э.М. Брауде, В.А. Коньков, А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 25.05.75, Бюл. №19. - 3 е.: ил.

172. А.с. 453644 СССР, МКИ G 01 R 23/16. Устройство для формирования частотных меток / В.И.Раков, Э.М. Брауде, А.Д. Поздняков, В.А. Коньков (СССР). Опубл. 15.12.74, Бюл. № 46. - 2 е.: ил.

173. А.с. 437984 СССР, МКИ G 01 R 29/00. Устройство для автоматического измерения ширины полосы пропускания четырехполюсника / Э.М. Брауде. Т.А. Карабко, В.А. Коньков, С.Г. Ломонов, А.Д. Поздняков (СССР). Опубл. 30.07.74, Бюл. №28. - 2 е.: ил.

174. Пат. 2248000 Российская Федерация, МПК7 G 01 R 29/06. Цифровой измеритель модуляции / Поздняков А.Д., Поздняков В.А. (Российская Федерация). Опубл. 10.03.05, Бюл. №7,- 7 е.: ил.

175. Материалы докладов на международных симпозиумах и сессии

176. Pozdnyakov A. A cost-effective easy-to-use PC Laboratory for Education / L. T. Sushkova, A. D. Pozdnyakov, V. A. Pozdnyakov // Российское НТО РЭС им.

177. A.С. Попова LVI научная сессия, посвященная дню радио. - Труды, том 1. Москва. - 2001. - С. 205 - 207.

178. Поздняков А.Д. Программное обеспечение автоматизированных контрольно-измерительных систем / П.В. Горбунов, А.Д. Поздняков // Между-нар. симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: Сборник научн. докл. СПб: 1995. - с. 91.

179. Поздняков А.Д. Имитатор электромагнитных помех / А.Д. Поздняков,

180. B.Г. Григорьев // Между нар. симпозиум по электромагнитной совместимости: Сборник научн. докл. СПб: 1993. - С. 464 - 466.1. Статьи в сборниках

181. Поздняков А.Д. Программные средства виртуального синтеза сигналов / A.JI. Конюх, А.Д. Поздняков, О.Р. Никитин // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: Гидрометеоиздат. - 2003. - Вып. 3. - С. 301 -305.

182. Поздняков А.Д. Системы виртуальных приборов широкого применения / О.Р. Никитин, А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Электроника, информатика и управление. Межвуз. сб. науч. тр. Владимир. - 2001. - С. 50-55.

183. Поздняков А.Д. Учебное автоматизированное рабочее место исследователя / А.Б. Казаринов, А.В. Пахомов, А.Д. Поздняков // ЭВМ в учебном процессе: Межвуз. сб. науч. тр. Новосиб. ун-т. Новосибирск,- 1990,- С. 59-63.

184. Поздняков А.Д. Лабораторный комплекс виртуальных приборов / О.Р. Никитин, А.Д. Поздняков // Радиотехника, телевидение и связь,- Межвузовский сборник науч. тр., посящ. 110-летию В.К. Зворыкина.- Муром: Муромский ин-т (филиал) ВлГУ. 1999,- С. 181-186.

185. Поздняков А.Д. Об одном способе уменьшения погрешности формирования частотного масштаба / В.А. Коньков, А.Д. Поздняков // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л. ЛЭТИ. - 1976. - вып. 5. - С. 147 - 150.

186. Поздняков А.Д. Адаптивный способ формирования частотных меток / В.А. Коньков, А.Д. Поздняков // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. науч. тр. Л. ЛЭТИ. - 1976. - вып. 4. - С. 84 - 86.

187. Поздняков А.Д. О повышении точности цифровых измерителей параметров РЭА, формирующих частотный масштаб. // Повышение эффективности и надежности радиоэлектронных систем: Me леву з. сб. науч. тр. Л. ЛЭТИ. 1976. - вып. 4.-С. 80-83.

188. Поздняков А.Д. Автоматизация измерения амплитудно-частотных характеристик: линейных четырехполюсников / А.Д. Поздняков А.В. Гаврилов. -Деп. в ЦННТЭИ приборостроения, №1867-А пр-Д82.

189. Материалы докл. на международных конференциях

190. Поздняков А.Д. Алгоритмический метод оценки параметров модуляции / В.А. Поздняков, А.Д. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. шестой междунар. науч.-техн. конф. Владимир. 2005. — С. 323 - 326.

191. Pozdnyakov A. Program means of virtual signal synthesis / O. Nikitin, A. Pozdnyakov, A. Konukh // Physics and radioelectronics in medicine and ecology: Proceedings of the 6-th internal conf. Book 2. Vladimir: 2004 . - P. 25 - 29.

192. Поздняков А.Д. Компьютерный мониторинг качества электроэнергии / О.Р. Никитин, А.Д. Поздняков, В.А. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Материалы докл. пятой междунар. конф. Владимир. 2002. - С. 255 -258.

193. Поздняков А.Д. Подключение к персональному компьютеру внешних интеллектуальных модулей / А.В. Агеев, А.Д. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Материалы докл. пятой междунар. конф. Владимир. 2002. - С. 179 - 182.

194. Поздняков А.Д. Система гибкого программирования приборно-модульных комплексов / И.И. Барков, А.Д. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Материалы докл. пятой междунар. конф. Владимир. 2002. - С. 177 - 179.

195. Поздняков А.Д. Системы виртуальных приборов / В.А. Поздняков, А.Д. Поздняков // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. третьей междунар. науч.-техн. конф. Владимир. 1999. -С. 210-213.

196. Поздняков А.Д. Автоматизация приемосдаточных испытаний радиоэлектронной аппаратуры // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. третьей междунар. науч.-техн. конф. Владимир. 1999.-С. 151-155.

197. Поздняков А.Д. Перспективы виртуальных систем измерения / В.А. Поздняков, А.Д. Поздняков // Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии: Материалы докл. третьей междунар. конф. Владимир. - 1998. -С. 272-273.

198. Поздняков А.Д., Повышение быстродействия автоматизированных измерительных систем с шиной IEEE-488 // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы докл. второй междунар. науч.-техн. конф. Владимир. 1997. - С. 258 - 262.

199. Поздняков А.Д. Основные требования к измерительным системам и пути их реализации // Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы междунар. науч.-техн. конф,-Владимир: 1995.-С. 149-155.

200. Материалы докладов на конференциях и семинарах

201. Поздняков А.Д. Автоматизированная установка для антенных измерений / А.Д. Поздняков, А.А. Суворов // Анализ сигналов и их спектров в радиоизмерениях: Тез. докл. межреспубликанской конференции. Нижний Новгород: 1992.-С. 14-15.

202. Поздняков А.Д. Цифровой измеритель амплитудно-частотных характеристик УПЧ // Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств: Тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конференции. Москва,-1985.-С. 118-119.

203. Поздняков А.Д. Измерение малых неравномерностей амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсников дециметрового диапазона // Метрология в радиоэлектронике: Тез. докл. 5 Всесоюзной научно-техн. конф. Москва. ВНИИФТРИ 1981. - С. 207 - 208.

204. Поздняков А.Д. Построение ИАЧХ четырехполюсников с адаптацией полосы качания испытательного сигнала / А.Д. Поздняков, В.Г. Спицын // Радиоизмерения: Материалы VI научно-техн. конф,- Каунас-Вильнюс 1975. -Т.1.-С. 97-100.

205. Поздняков А. Д. Программные средства систем автоматизированных экспериментальных исследований // Радиофизические методы дистанционного зондирования Земли: Научная сессия. Владимир: 2001. - С. 91-106.

206. Поздняков А.Д. Состояние и перспективы развития автоматизированных систем контроля и измерения // Методы и средства измерений и цифровой обработки информации: Материалы научно-практич. семинара. Владимир: 1999.-С. 4-22.

207. Поздняков А.Д. Виртуальные средства измерений (состояние и перспективы развития) // Методы и средства измерений и цифровой обработки информации: Материалы науч.-практич. семинара. Владимир: 1999. - С. 23 -40.

208. Поздняков А.Д. Крейтовые модульные системы // Методы и средства измерений и цифровой обработки информации: Материалы научно-практического семинара. Владимир: 1999. - С.41 - 60.1. Приложенйя

209. П1. Перечень созданных интерактивных программ моделирования и работы компьютерных приборов

210. Некоторые аппаратно-программные средства специального и широкогоназначения, а также окна программ моделирования представлены в последующих приложениях.

211. П2. Комплексы компьютерных приборов специального иширокого применения

212. Выражение для функции взаимной корреляции имеет вид:jV-l .Ъя-i-nогде \//(пт) значение функции взаимной корреляции между сигналами Aj и А2, имеющими спектры соответственно Sj и S?.

213. Комплекс компьютерных приборов для учебного процесса

214. Измерительный комплекс виртуальных .

215. Работа с файлами Выбор окна О программешш1. Приборы1. Осциллограф1. Вольтметр1. Частотомер | Фазометр

216. Анализ-агор спеткра| Генератор | Измеритель временных интерезллое

217. И змеритель кореляционной функции

218. Измеритель нелинейных искажений1. Пуск1. Стоп Калибровка1. Сохранить данные канала 11. Сохранить данные канала 2

219. Рис. П2.1. Главное меню выбора приборов и режима работы1. Выбор окнаи i: 4 ь еt О 1 214 16 1 в 2D 22 24 2«$ 2** 3Q 32 34 Э© Z Миллисекунды1.!□! х|1. Амплитуда. В 20.01. Врвмч рАЗВврггкм, мс 50,0

220. W Ручной масштаб Отображать каналы1. В рем Л КНДНК4ЦИ11. С

221. Бил запуске П ериааичя к мй1. Ждущий1. Уровень. В |19.51. Синхрониэдшш по каналу1 J I 24042444548 501. Г1 ус*1. J Гзаяш Ш 1 19.45 \Ш 19,34 ifSM Сврос Coxpawftt» данные канала 11. ' Сохрак^тьдАмный КЛНЛЛА ?

222. Лупа J Маркер j j Измеритепь ампишуиы Измеритель вретени |

223. Рис. П2.2. Двухканальный вычислительный осциллограф

224. Аппаратно-программные средства «Комплекс компьютерных приборов для учебного процесса» внедрены в учебный процесс кафедры РТ и PC БлГУ в лабораторный практикум по курсу «Автоматизация экспериментальных радиофизических исследований».

225. Комплекс компьютерных приборов промышленного назначения

226. Ам ллитчд-а. Раэмак | Пик J Пик. ♦ | | СКО1. UA UA ив| UA/UBl ||УУу —j4.6