izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-5-22-29izmertech-1791Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫTIME AND FREQUENCY MEASUREMENTSПредварительная калибровка фазового интерполятора прецизионного измерителя временны́х интерваловPre-calibration of the phase interpolator of a precision time interval meterКалиновД. Г.KalinovD. G.

Хабаровск

Denis G. Kalinov

Khabarovsk

kalinov.d@dfvniiftri.ruРимляндВ. И.RimlyandV. I.

Хабаровск

Vladimir I. Rimlyand

Khabarovsk

riml@pnu.edu.ruДальневосточный филиал Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияFar Eastern Branch of Russian metrological institute of technical physics and radio engineering (VNIIFTRIRussian FederationТихоокеанский государственный университетРоссияPacifi c National UniversityRussian Federation202006072023052229Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1791

Рассмотрены проблемы прецизионных измерений интервалов времени, результаты которых необходимы, например, для оценки метрологических характеристик структурных комплексов космических навигационных систем. Спроектирован прецизионный измеритель временны́х интервалов. Установлена зависимость между показаниями измерителя и размером измеряемой величины. Разработана и опробована методика предварительной калибровки фазового интерполятора с неравномерным шагом квантования из состава прецизионного измерителя временны́х интервалов. В процессе создания методики выбрано оптимальное значение опорной частоты и рассчитан оптимальный размер измерительной матрицы, состоящей из последовательно соединённых логических вентилей. Определена степень влияния температуры кристалла (интегральной микросхемы) FPGA на работу фазового интерполятора. Выработаны требования к испытательным сигналам и оценена возможность применения эталонных сигналов вторичных эталонов времени и частоты (например, Государственного вторичного эталона единиц времени и частоты ВЭТ 1-7) в процессе предварительной калибровки фазового интерполятора. Разработано специальное программное обеспечение для определения границ субквантов фазового интерполятора с разрешением единицы пикосекунд, рассчитаны функции плотности вероятности переходного процесса от одного субкванта к последующему. Приведены требования к спектральному составу частоты опорного сигнала и определена частотная отстройка испытательного сигнала относительно опорного. Верификация разработанной методики предварительной калибровки временно́го положения фазовых переходов интерполятора осуществлена путём повторных калибровок и сопоставления полученных результатов.

The problems of precision measurements of time intervals are considered, the results of which are necessary, for example, to assess the metrological characteristics of the structural complexes of space navigation systems. A precision time interval meter has been designed. The relationship between the meter readings and the size of the measured value is established. A technique for preliminary calibration of a phase interpolator with an uneven quantization step from the composition of a precision time interval meter was developed and tested. The optimal value of the reference frequency was selected and the optimal size of the measuring matrix, consisting of logic gates connected in series, was calculated. The degree of influence of the crystal temperature of the FPGA integrated circuit on the operation of the phase interpolator is determined. The requirements for test signals were developed and the possibility of using the reference signals of the secondary standards of time and frequency (for example, the State secondary standard of units of time and frequency VET 1-7) during the preliminary calibration of the phase interpolator was evaluated. Special software has been developed for determining the boundaries of the sub-quanta of the phase interpolator with a resolution of one picosecond, and the probability density functions of the transition process from one subquantum to the next are calculated. The requirements for the spectral composition of the frequency of the reference signal are given and the frequency detuning of the test signal relative to the reference is determined. Verification of the developed methodology for preliminary calibration of the temporal position of the phase transitions of the interpolator was carried out by repeated calibrations and comparison of the results.

калибровкаинтервал временифазовый переходлиния задержекаппаратнопрограммный комплекс.calibrationtime intervalphase transitiondelay linehardware-software complexReferencesЛепёхина Т. А., Николаев В. И. // Материалы 26 Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КРЫМИКО 2016)», Севастополь, 4–10 сентября 2016. Севастополь: Севастопольский государственный университет, 2016. С. 2711–2715.Lepekhina T. A., Nikolaev V. I., SVCh-tekhnika i telekommunikacionnye tekhnologii (KRYMIKO 2016), Proceeding of the 26th International crimean conference, Sevastopol, September 4–10, 2016, Sevastopol, Sevastopol state university Publ., 2016, pp. 2711–2715 (in Russian).юсупалиев у., радомский н. в., шутеев с. а., коковин в. а., юсупалиев п. у. измерение интервала времени с пикосекундным разрешением для системы «лазер – времяпозиционно-чувствительный детектор излучения» // прикладная физика. 2009. № 5. с. 113–118.Yusupaliev U., Radomsky N. V., Shuteev S. А., Kokovin V. A., Yusupaliev P. U., Applied physics, 2009, no. 5, pp. 113–119.Калинов Д. Г., Римлянд В. И., Калинов Г. А., Грунин А. П., Мигунов Д. С. Оценка влияния основных параметров FPGA серии CYCLONE V при проектировании цифровых преобразователей ВРЕМЯ-КОД // Ученые заметки ТОГУ. 2017. Т 8. № 3. C. 372–377.Kalinov D. G., Rimlyand V. I., Kalinov G. A., Grunin A. P., Migunov D. S., Ehlektronnoe nauchnoe izdanie, Uchenye zametki TOGU, 2017, vol. 8, no. 3, pp. 372–377 (in Russian).Безменов И. В., Блинов И. Ю. Теоретические основы построения моделей для описания современных шкал времени и стандартов частоты: монография. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2015. 529 с.Bezmenov I. V., Blinov I. Yu., Teoreticheskie osnovy postroeniya modelei dlya opisaniya sovremennykh shkal vremeni i standartov chastity: monografi ya, Mendeleevo, VNIIFTRI Publ., 2015, 529 р. (in Russian).Song J., An Q., Liu S., IEEE Transactions on Nuclear Science, February 2006, vol. 53, nо. 1, pp. 236–241. DOI:10.1109/TNS.2006.869820Song J., An Q., Liu S., IEEE Transactions on Nuclear Science, February 2006, vol. 53, nо. 1, pp. 236–241. DOI:10.1109/TNS.2006.869820Favi C., Charbon E., International Symposium on Field Programmable Gate Arrays, 22–24 February 2009, Monterey, California, USA, 2009, pp. 113–120. DOI:10.1145/1508128.1508145Favi C., Charbon E., International Symposium on Field Programmable Gate Arrays, 22–24 February 2009, Monterey, California, USA, 2009, pp. 113–120. DOI:10.1145/1508128.1508145Wang J., Liu S., Shen Q., Li H., and An Q., IEEE Transactions on Nuclear Science, April 2010, vol. 57, nо. 2, pp. 446–450. DOI:10.1109/TNS.2009.2037958Wang J., Liu S., Shen Q., Li H., and An Q., IEEE Transactions on Nuclear Science, April 2010, vol. 57, nо. 2, pp. 446–450. DOI:10.1109/TNS.2009.2037958Menninga H., Favi C., Fishburn M. W., and Charbon E., IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 23–29 October 2011, Valencia, Spain, 2011, pp. 1515–1521. DOI:10.1109/NSSMIC.2011.6154362Menninga H., Favi C., Fishburn M. W., and Charbon E., IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 23–29 October 2011, Valencia, Spain, 2011, pp. 1515–1521. DOI:10.1109/NSSMIC.2011.6154362Chen Y.-H., Lu C.-W., Chang T.-Y., and Hsia C., International Symposium on Instrumentation & Measurement, Sensor Network and Automation, 25–28 August 2012, Sanya, China, 2012, pp. 44–47. DOI:10.1109/MSNA.2012.6324513Chen Y.-H., Lu C.-W., Chang T.-Y., and Hsia C., International Symposium on Instrumentation & Measurement, Sensor Network and Automation, 25–28 August 2012, Sanya, China, 2012, pp. 44–47. DOI:10.1109/MSNA.2012.6324513Chen Y.-H., IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 19–23 May 2013, Beijing, China, 2013, pp. 2432–2435. DOI:10.1109/ISCAS.2013.6572370Chen Y.-H., IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 19–23 May 2013, Beijing, China, 2013, pp. 2432–2435. DOI:10.1109/ISCAS.2013.6572370Чулков В. А. Интерполирующие устройства синхронизации и преобразователи информации. М.: Физмалит, 2010, 324 с.Chulkov V. A., Interpoliruyushchie ustroistva sinkhronizatsii i preobrazovateli informatsii, Moscow, Fizmatlit Publ., 2010, 324 p. (in Russian).

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