izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-1-49-53izmertech-1490Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯRADIO MEASUREMENTSМодернизированный алгоритм реализации метода электронно-счётного частотомера для измерений девиации частотыUpgraded algorithm for implementing the electronic counting frequency meter method for measuring frequency deviationhttps://orcid.org/0000-0002-7371-6937МогилевИ. В.MogilevI. V.

Иван Владимирович Могилев

г. п. Менделеево, Московская обл.

Ivan V. Mogilev

Mendeleevo, Moscow region

mogilev@vniiftri.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3381-8277ИвановБ. В.IvanovB. V.

Богдан Вячеславович Иванов

г. п. Менделеево, Московская обл.

Bogdan V. Ivanov

Mendeleevo, Moscow region

iwanov.bogd@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4861-2415МыльниковА. В.MylnikovA. V.

Александр Вячеславович Мыльников

г. п. Менделеево, Московская обл.

Aleksandr V. Mylnikov

Mendeleevo, Moscow region

lab203@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian Federation202320032023014953Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1490

Рассмотрены способы уменьшения погрешности методов измерений девиации частоты и расширения диапазонов измерений девиации частоты. Исследованы возможности уменьшения погрешности метода электронно-счётного частотомера с помощью алгоритмов цифровой обработки сигналов. Алгоритмы цифровой обработки сигналов реализованы в разработанном авторами программном обеспечении современного анализатора спектра. Описан алгоритм цифровой обработки сигналов анализатора спектра. С применением математической модели, заложенной в алгоритме вычислений разработанного программного обеспечения, оценена погрешность измерений девиации частоты. Экспериментально исследована возможность применения метода электронно-счётного частотомера с помощью алгоритмов цифровой обработки сигналов анализатора спектра. Рассмотрены источники погрешности классического метода электронно-счётного частотомера и возможные пути их устранения. Проведены сличения предложенной реализации метода электронно-счётного частотомера с классическим методом, который реализован в Государственном первичном эталоне единицы девиации частоты ГЭТ 166-2020. Предложенная реализация метода расширила диапазон измерений девиации частоты в сторону малых значений по сравнению с классическим методом электронно-счётного частотомера. Рассмотрены ограничения и перспективы применения исследованного метода в эталонных средствах измерений девиации частоты на основе аналогово-цифровых преобразователей.

The ways of reducing the error of measurement methods of frequency deviation and expanding the measurement ranges of frequency deviation are considered. The possibilities of reducing the error of the electronic counting frequency meter method using digital signal processing algorithms are investigated. Digital signal processing algorithms are implemented in the software developed by the authors of a modern spectrum analyzer. The algorithm of digital signal processing of the spectrum analyzer is described. Using a mathematical model embedded in the calculation algorithm of the developed software, the measurement error of frequency deviation is estimated. The possibility of using the electronic counting frequency meter method with the help of digital signal processing algorithms of the spectrum analyzer has been experimentally investigated. The sources of error of the classical method of electronic counting frequency meter and possible ways of their elimination are considered. Comparisons of the proposed implementation of the electronic counting frequency meter method with the classical method, which is implemented in the State Primary Standard of the unit of frequency deviation GET 166-2020, are carried out. The proposed implementation of the method has expanded the measurement range of frequency deviation towards small values in comparison with the classical method of electronic counting frequency meter. Limitations and prospects of application of the investigated method in reference means of measuring frequency deviation based on analog-to-digital converters are considered.

частотная модуляцияпогрешностьединица девиации частотыэлектронно-счётный частотомергенератор сигналованализатор спектрацифровой анализвоспроизведениеизмерениеметодэталонfrequency modulationerrorfrequency deviationelectronic counting frequency metersignal generatorspectrum analyzerdigital analysisreproductionmeasurementmethodstandardReferencesШпаньон П. А., Павленко Ю. Ф., Райхман А. Ф. и др. Государственный специальный эталон единицы девиации частоты // Измерительная техника. 1977. № 9. С. 3–5.Span’on P. A., Pavlenko Y. F., Raikhman, A. F. et al. Measurement Techniques. 1977, vol. 20, pp. 1249–1252. https://doi.org/10.1007/BF00817542Каминский О. В., Мыльников А. В., Могилев И. В., Тищенко В. А. Государственный первичный эталон единицы девиации частоты ГЭТ 166-2020 // Измерительная техника. 2022. № 4. С. 3–7. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-4-3-7Kaminsky O. V., Mylnikov A. V., Mogilev I. V., Tishchenko V. A. Measurement Techniques. 2022, vol. 65, no. 4, pp. 227–232. https://doi.org/10.1007/s11018-022-02073-wБолмусов Ю. Д., Мартынов В. А., Скворцов Е. Л. Эталонные установки К2-83 и К2-85 для поверки и калибровки измерителей амплитудной и частотной модуляции // Вестник метролога. 2007. № 3. C. 32–36.Bolmusov Yu. D., Martynov V. A., Skvortsov E. L. Reference installations K2-83 and K2-85 for verification and calibration of amplitude and frequency modulation meters. Vestnik Metrologa. 2007, no. 3, pp. 32–36. (In Russ.)Болмусов Ю. Д., Мартынов В. А., Скворцов Е. Л., Куваева Н. В. Рабочий эталон единицы девиации частоты // Законодательная и прикладная метрология. 2002. № 3. C. 22–25.Bolmusov Yu. D., Martynov V. A., Skvortsov E. L., Kuvaeva N. V. Working standard of the frequency deviation unit. Zakonodatel’naya i prikladnaya metrologiya. 2002, no. 3, рр. 22–25. (In Russ.)Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие. 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 502 с.Sergienko A. B. Digital signal processing: textbook stipend., 3rd ed. St. Petersburg, BHV-Petersburg Publ., 2011, 502 p. (In Russ.)Pucik J. DSP methods for frequency demodulation. Conference: Radioelektronika 2005. Conference proceedings: 15th International Czech-Slovak Scientific Conference, Brno, Czech Republik, 3–4 May 2005, available at: https://www.researchgate.net/publication/234047509 (accessed: 25.11.2022).Pucik J. DSP methods for frequency demodulation, Conference: Radioelektronika 2005. Conference proceedings: 15th International Czech-Slovak Scientific Conference, Brno, Czech Republik, 3–4 May 2005, available at: https://www.researchgate.net/publication/234047509 (accessed: 25.11.2022).Russell S. F. DSP Demodulation. Conference: Proceedings of the RF Expo EAST 1990 (RF Design Magazine). At: Marriott’s Orlando World Center, Orlando, Florida, pp. 293–302, available at: https://www.researchgate.net/publication/265842942 (accessed: 25.11.2022).Russell S. F. DSP Demodulation. Conference: Proceedings of the RF Expo EAST 1990 (RF Design Magazine). At: Marriott’s Orlando World Center, Orlando, Florida, pp. 293–302, available at: https://www.researchgate.net/publication/265842942 (accessed: 25.11.2022).Hagiwara M., Nakagawa M. Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications). 1986, vol. 69(7), pp. 93– 101. https://doi.org/10.1002/ecja.4410690711Hagiwara M., Nakagawa M. Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications). 1986, vol. 69(7), pp. 93– 101. https://doi.org/10.1002/ecja.4410690711Sunny S., John J. V., Apen T. J. Third International Conference on Advances in Computing and Communications, 2013, pp. 433–436. https://doi.org/10.1109/ICACC.2013.92Sunny S., John J. V., Apen T. J. Third International Conference on Advances in Computing and Communications, 2013, pp. 433–436. https://doi.org/10.1109/ICACC.2013.92Cordesses L. In IEEE Signal Processing Magazine. July 2004, vol. 21, no. 4, pp. 50–54. https://doi.org/10.1109/MSP.2004.1311140Cordesses L. In IEEE Signal Processing Magazine. July 2004, vol. 21, no. 4, pp. 50–54. https://doi.org/10.1109/MSP.2004.1311140Могилев И. В., Мыльников А. В. Первичный эталон единицы девиации частоты. Новые возможности и перспективы // Измерительная техника. 2019. № 1. C. 3–7. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-1-3-7Mogilev I. V., Myl’nikov A. V. Measurment Techniques. 2019, vol. 62, pp. 1–6. https://doi.org/10.1007/s11018-019-01577-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.