Метод определения фазового сдвига квазигармонических сигналов, основанный на анализе огибающей

Автор: Яковлева Татьяна Викторовна

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Численные методы и анализ данных

Статья в выпуске: 6 т.41, 2017 года.

Бесплатный доступ

В работе развивается новый метод решения задачи высокоточного измерения фазового сдвига между двумя квазигармоническими сигналами на основе анализа и обработки выборочных значений амплитуды, или огибающей сигналов, которая подчиняется статистическому распределению Райса. При этом анализируются данные амплитуд трех сигналов: двух квазигармонических сигналов, разность фаз которых измеряется, и сигнала, формируемого суммой двух исходных сигналов. Измеряемый фазовый сдвиг вычисляется как угол треугольника, стороны которого соответствуют исходным, восстановленным на фоне шума значениям амплитуд указанных сигналов. Важная особенность предлагаемого метода состоит в том, что искомые фазовые характеристики определяются в результате проведения лишь амплитудных измерений, что означает существенное снижение технических требований к используемому оборудованию и упрощает практическое применение метода. Для восстановления не искаженных шумом значений амплитуд сигналов, необходимого для реализации данного способа измерения разности фаз, предлагается использовать методы и алгоритмы так называемого двухпараметрического анализа райсовских данных. В работе представлено математическое обоснование предлагаемого метода, а также приводятся результаты численного эксперимента. Предлагаемый метод является значимым для широкого круга прикладных задач, решаемых в различных метрологических устройствах и системах связи, работающих на основе анализа оптических сигналов, распространяющихся по разным каналам.

Еще

Измерение фазового сдвига, распределение райса, выборки измерений, квазигармонический сигнал, метод моментов

Короткий адрес: https://sciup.org/140228692

IDR: 140228692   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-6-950-956

Список литературы Метод определения фазового сдвига квазигармонических сигналов, основанный на анализе огибающей

  • Кинкулькин, И.Е. Фазовый метод определения координат/И.Е. Кинкулькин, В.Д. Рубцов, М.А. Фабрик; под ред. И.Е. Кинкулькина. -Москва: Советское радио, 1979. -280 с.
  • Чмых, М.К. Цифровая фазометрия/М.К. Чмых. -Москва: Радио и связь, 1993. -184 с. -ISBN: 5-256-01043-3.
  • Смирнов, В.Н. Широкополосный цифровой фазометр/В.Н. Смирнов, М.В. Кучеров//Вопросы радиоэлектроники. -2004. -Т. 1, № 1. -С. 33-41.
  • Electrical measurement, signal processing, and displays/ed. by J.G. Webster. -Boca Raton: CRC Press, 2004. -723 p. -ISBN: 978-0-8493-1733-0.
  • Mahmud, S.M. Error analysis of digital phase measurement of distorted waves/S.M. Mahmud//IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. -1989. -Vol. 38, Issue 1. -P. 6-9. - DOI: 10.1109/19.19989
  • Liang, Y.R. Fundamental limits on the digital phase measurement method based on cross-correlation analysis/Y.R. Liang, H.Z. Duan, H.C. Yeh, J. Luo//Review of Scientific Instruments. -2012. -Vol. 83(9). -095119. - DOI: 10.1063/1.4751867
  • Mahmud, S.M. High precision phase measurement using reduced sine and cosine tables/S.M. Mahmud//IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. -1990. -Vol. 39, Issue 1. -P. 56-50. - DOI: 10.1109/19.50416
  • Mahmud, S.M. High precision phase measurement using adaptive sampling/S.M. Mahmud//IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. -1989. -Vol. 38, Issue 5. -P. 954-960. - DOI: 10.1109/19.39036
  • Sedlacek, M. Digital measurement of phase difference -a comparative study DSP algorithms/M. Sedlacek, M. Krumpholc//Metrology and Measurement System. -2005. -Vol. 12, Nr 4. -P. 427-448.
  • Игнатьев, В.К. Параметрический анализ колебаний с медленно меняющейся частотой/В.К. Игнатьев, А.В. Никитин, С.В. Юшанов//Известия вузов. Радиофизика. -2010. -Т. 53, № 2. -С. 132-145.
  • Игнатьев, В.К. Измерение фазового сдвига квазигармонических сигналов/В.К. Игнатьев, А.В. Никитин, С.В. Юшанов//Вычислительные методы и программирование. -2013. -Т. 14. -С. 424-431.
  • Ramos, P.M. A new sine-fitting algorithm for accurate amplitude and phase Measurements in two channel acquisition systems/P.M. Ramos, A.C. Serra//Measurement. -2008. -Vol. 41, Issue 2. -P. 135-143. - DOI: 10.1016/j.measurement.2006.03.011
  • Hing, Ch.S. Two accurate phase-difference estimators for dual-channel sine-wave model/Ch.S. Hing, Zh. Zhenhua//EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. -2013. -Vol. 2013. -122. - DOI: 10.1186/1687-6180-2013-122
  • Рытов, С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. Случайные процессы/С.М. Рытов. -Москва: Наука, 1976. -494 с.
  • Абрамовиц, М. Справочник по специальным функциям. С формулами, графиками и математическими таблицами/М. Абрамовиц, И. Стиган. -М.: Наука, 1979. -832 с.
  • Yakovleva, T.V. Noise and signal estimation in MRI: two-parametric analysis of rice-distributed data by means of the maximum likelihood approach/T.V. Yakovleva, N.S. Kulberg//American Journal of Theoretical and Applied Statistics. -2013. -Vol. 2, Issue 3. -P. 67-79. - DOI: 10.11648/j.ajtas.20130203.15
  • Yakovleva, T.V. Methods of mathematical statistics in two-parameter analysis of Rician signals/T.V. Yakovleva, N.S. Kulberg//Doklady Mathematics. -2014. -Vol. 90(3). -P. 675-679. - DOI: 10.1134/S1064562414070060
  • Яковлева, T.В. Обзор методов обработки магнитно-резонансных изображений и развитие нового двухпараметрического метода моментов/Т.В. Яковлева//Компьютерные исследования и моделирование. -2014. -Т. 6, № 2. -С. 231-244.
  • Яковлева, T.В. Теория обработки сигналов в условиях распределения Райса/Т.В. Яковлева. -М.: Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук, 2015. -268 с.
Еще
Статья научная