Просмотр исходного текста страницы Blog:Korogodin/17.05.2011, Антенный коммутатор в угломере

<summary> В угломере присутствует три аналоговые части, обрабатывающие сигналы от трех соответствующих антенн. На одном из преобразователей частоты (порядка 150 МГц), стоит ПАВ-фильтр. Задержка в ПАВ-фильтре порядка 400 нс. Естественно, фильтры не абсолютно идентичные. Разность же задержек даже на 10 нс - это расхождение фазы сигнала на полтора периода. 

Вторая беда - в каждой аналоговой части стоит своя ФАП синтезатора радиочастоты для гетеродина. Её начальная фаза произвольна. 

В итоге - от включения к включению первые разности фаз имеют произвольную добавку, которая, вдобавок, очень медленно дрейфует - прогреваются ПАВ и т.п. </summary>

При использовании сигналов GPS данная проблема отпадает - во вторых разностях фаз паразитное слагаемое компенсируется. При использовании сигналов ГЛОНАСС данный трюк не проходит из-за FDMA - на каждой литерной частоте паразитное слагаемое своё. 

Вопрос - '''как бороться с этим слагаемым?'''

Высказанные идеи можно классифицировать на группы:
* юстировка специальная предварительная (коммутация одной антенны на три аналоговые части и т.п.) или на-лету, не прекращая выдачу навигационного решения
* юстировка с использованием тестового сигнала (тестовая синусоида или спецсигнал поверх основного сигнала) или без
* юстировка с коммутацией антенн

В качестве основой версии сейчас разрабатывается юстировка с помощью антенного коммутатора: последовательное переключение между антеннами. Есть множество возможных вариантов использования данной возможности, на какой-то конкретной пока не остановились.

== 17.05.2011 Фазовые измерения при коммутации с темпом 10 с ==

Используется прибор 848. На RF-разветвитель подается сигнал от одной антенны, находящийся на крыше. Разветвитель идет на коммутатор. Выходы коммутатора соединены с антенными входами угломера. В момент времени ноль 1 антенна соединена с 1 аналоговой частью и т.д. Далее начинается коммутация:<br>
{| class="wikitable" align="center" valign="center" 
|-
! Время,c
! Антенна 1
! Антенна 2
! Антенна 3
|-
| 0 || 1  || 2 || 3
|-
| 10 || 3  || 1  || 2
|-
| 20 || 2  || 3  || 1
|-
| 30 || 1  || 2  || 3
|}

Файл полученных измерений [[Media:20110517_Ant_kommutator.xls|тут]]. 


== 19.05.2011 Обработка файла измерений ==

Из файла izm.csv выбираются измерения одного канала. 


'''ВНИМАНИЕ''' Далее выяснилось, что начальное положение в циклограмме было 3-1-2. В данном разделе изложен верный подход, но результаты получены на порядок хуже. Если взять правильное начальное положение - итоговая точность при данном подходе около 0.01 цикла фазы (порядка 2 мм).


Далее, строим столбцы-разности фаз 2 и 1 антенного входа и 3 и 1 антенного входа: 
[[File:20110519_1.png|600px|center]]


Строим разности фаз 2 и 1 антенны и 3 и 1 антенны (путем последовательного перемешивания по известной начальной фазе, циклограмме и проверенным моментам смены)Ж
[[File:20110519_2.png|600px|center]]


Далее измеряем скачок при переходе от первой точки цикла ко второй:
* для разности между 2 и 1 антенной
:<math>d_{11}=-0.197 - 0.465 = -0.662</math>
* для разности между 3 и 1 антенной
:<math>d_{12}=-0.258 - 0.012 = -0.270</math>


Далее, ищем решение незамысловатой системы уравнений для паразитной разности фаз между 2_и_1  и 3_и_1 аналоговыми частями:
:<math>\left\{ \begin{matrix}
   \left( \Delta \phi _{3}^{{}}-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{2}^{{}}-0 \right)=d_{11}^{{}}  \\
   \left( 0-\Delta \phi _{2}^{{}} \right)-\left( \Delta \phi _{3}^{{}}-0 \right)=d_{12}^{{}}  \\
\end{matrix} \right.</math>,

которое в общем виде выглядит как
:<math>\begin{align}
  & \Delta \phi _{2}^{{}}=\frac{-d_{11}^{{}}-d_{12}^{{}}}{3} \\ 
 & \Delta \phi _{3}^{{}}=-\Delta \phi _{2}^{{}}-d_{12}^{{}} \\ 
\end{align}</math>.

Для первого такта циклограммы мы ранее получили значения d<sub>11</sub> и d<sub>12</sub>, для них:
:<math>\begin{align}
  & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.3107 \\ 
 & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.0407 \\ 
\end{align}</math>.


Используем полученные значения для компенсации паразитной разности фаз в отсортированных первых разностях в соответствии с известной циклограммой. 
Получаем обработанные первые разности:
[[File:20110519_3.png|600px|center]]

Если отбросить участки переходных процессов, то коридор сжался до 0.1 цикла. Не забываем, что мы использовали нефильтрованные оценки величин <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>.

Следует провести моделирование системы в Matlab с учетом фильтрации, а так же произвести подбор величин <math>\Delta \phi _{2}</math> и <math>\Delta \phi _{3}</math>, которые бы минимизировали СКО результата (вероятно, это будет потенциальная точность при данной методике измерений и коррекции).

Получившийся [[Media:20110519_Ant_kommutator.xls|xls-файл]].

== 20.05.2011 Различие задержек в антенном коммутаторе ==

Вскрытие показало, что коммутатор имеет существенную разность задержек прохождения сигнала в различных точках циклограммы. "Существенную" для нашей задачи - порядка 100 пс, что на несущей есть около 0.16 длины волны. 

Аналоговики измерили ГВЗ, табличка приведена ниже:
{| class="wikitable" align="center"
|-
! Код<br>позиции || Соединение<br>Вход/Выход || ГВЗ, пс || Подобранное значение, пс
|- align="center"
| 01 || X1/X4 || 573 || 590,9352038769
|- align="center"
| 10 || X1/X5 || 672 || 669,333593019592
|- align="center"
| 11 || X1/X6 || 672 || 656,616856780512
|- align="center"
| 11 || X2/X4 || 676 || 673,317608869649
|- align="center"
| 01 || X2/X5 || 670 || 654,56978826263
|- align="center"
| 10 || X2/X6 || 693 || 711,229117429279
|- align="center"
| 10 || X3/X4 || 740 || 724,672175359185
|- align="center"
| 11 || X3/X5 || 736 || 754,081769889783
|- align="center"
| 01 || X3/X6 || 710 || 707,33653283001
|}

Выданные нам значения улучшить результаты не позволили, зато ошибки сводятся практически в ноль при найденных численными методами значениях. Найденные оценки ГВЗ отличаются не сильно от измеренных, разница до ~20 пс.

Подобранные значения 
:<math>\begin{align}
  & \Delta \phi _{2}^{{}}= 0.252565 \\ 
 & \Delta \phi _{3}^{{}}= -0.14949 \\ 
\end{align}</math>.

[[Категория:Фазовые измерения]]
[[Категория:ГЛОНАСС]]
[[Категория:НИИ КП]]
[[Категория:Угломер]]
{{wl-publish: 2011-05-17 16:27:01 +0400 | Korogodin }}