Оценка группового времени задержки сигнала в приёмном тракте измерительных устройств по переходной характеристике

Рассмотрены способы калибровки координатно-временны́ х средств измерений текущих параметров глобальных навигационных спутниковых систем. Для калибровки координатно-временны́ х средств измерений в процессе их разработки и тестирования используют имитаторы сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Однако имитаторы также необходимо калибровать. В настоящее время существуют различные методики обеспечения метрологических характеристик имитаторов, в том числе их калибровка с использованием цифрового запоминающего осциллографа. Однако этот метод имеет не только преимущества, но и ограничения, связанные с использованием осциллографа. Во ВНИИФТРИ ведётся разработка эталонного измерительного устройства – калибратора имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Поскольку работа калибратора основана на тех же принципах, что и работа навигационного приёмника, и калибратор определяет время распространения сигнала (групповое время задержки), принимаемого от калибруемого имитатора, крайне важно точно оценить собственное групповое время задержки калибратора, вносимое приёмным трактом, и разработать методику определения этой метрологической характеристики. Используемые схемотехнические решения при создании калибратора включают в себя цифровые блоки, например цифроаналоговые или аналого-цифровые преобразователи. Цель проведённого исследования – оценить групповое время задержки сигнала в приёмном тракте калибратора, содержащем аналого-цифровой преобразователь. Традиционные методы оценки группового времени задержки, использующие S-параметры, не подходят для достижения поставленной цели, поскольку они не позволяют сравнивать аналоговые и цифровые сигналы. В данной статье разработан косвенный метод оценки группового времени задержки сигнала в приёмном тракте калибратора. Предложенный авторами метод определяет групповое время задержки сигнала в приёмном тракте калибратора по переходной характеристике тракта. Область применения метода – поверка и калибровка измерительного оборудования, использующего входные и выходные сигналы с аналого-цифровым преобразованием. С помощью предложенного метода оценено групповое время задержки сигнала в тракте калибратора, содержащем аналого-цифровой преобразователь. Приведены результаты исследований предложенным методом данной временно́й характеристики трактов с различными сверхвысокочастотными устройствами (делителем мощности, циркулятором). Предложенный метод позволяет получать точные оценки частотных характеристик трактов измерительных устройств и нормировать их метрологические характеристики.

1. Перов А. И., Харисов В. Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Изд. 4-е. Радиотехника, Москва (2010).

2. Печерица Д. С., Федотов В. Н. Калибровка имитаторов сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Измерительная техника, (8), 60–64 (2018). https://doi.org/10.32446/0368-1025it-2018-8-60-64

3. Бурцев С. Ю., Печерица Д. С., Фролов А. А. Метод оценки погрешности формирования фазы несущей с помощью имитатора ГНСС. Труды 13-й ежегодной конференции по ГНСС. г. Башка, Хорватия. C. 21–28 (2019).

4. Бурцев С. Ю., Печерица Д. С., Федотов В. Н. Программное обеспечение оценки погрешности формирования псевдодальности имитаторами ГНСС: программа для ЭВМ RU2021619933. Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем, (6) (2021). https://elibrary.ru/suvies

5. Печерица Д. С., Бурцев С. Ю., Фролов А. А. Метод определения дробной части цикла несущей частоты навигационного сигнала имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Измерительная техника, (11), 42–48 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-42-48

6. Печерица Д. С. Метод калибровки имитаторов сигналов системы ГЛОНАСС и зарубежных космических навигационных систем. Метрология в XXI веке. Материалы V научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов, 23 марта 2017 г., Менделеево, ВНИИФТРИ. 2018. С. 118–129. https://elibrary.ru/ljffjn

7. Бурцев С. Ю., Печерица Д. С. Оценка задержки сигнала в тракте АЦП измерительного устройства. Альманах современной метрологии, (4(32)), 52–58 (2022). https://www.elibrary.ru/dcqspo

8. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. Изд. 4-е. Радио и связь, Москва (1986).

9. Ganesh E. N. Design of digital frequency sensitive phase detector and study its phase response. Journal of Microwave Engineering and Technologies, 8(3), 43–51 (2021).

10. Naylor J. R. Testing digital/analog and analog/digital converters. IEEE transactions on Circuits and Systems, 25(7), 526–538 (1978).

11. Medawar S., Händel P. On the calibration of wideband analog-digital converters, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62(8), 2353–2355 (2013) https://doi.org/10.1109/TIM.2013.2255991

12. Tim W. Test analog-digital converter quickly and efficiently. Electronic design, 29(15), 193–198 (1981).

13. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: 2-е изд. Пер. с англ., под ред. Бритова А. А. ООО «Бином-Пресс», Москва (2006).

14. Pupalaikis P. Group delay and its impact on serial data transmission and testing. IEC DesignCon 2006, February 6–9, 2006, Santa Clara, California, USA, 1, 1407–1429 (2006).

15. Antoniou A. Digital Signal Processing – Signals, Systems and Filters. McGraw Hill, New York (2006).