Способ определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала



 


Владельцы патента RU 2582907:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения мощности радиосигнала в тракте, демодуляции сигнала, измерений амплитуды напряжения переменного тока, в частности к области измерений мощности сигнала путем измерений напряжения. Одновременно осуществляется измерение мощности сигнала PΣ, являющейся суммарной мощностью его квадратурных составляющих, а также демодуляции сигнала. В процессе демодуляции происходит измерение амплитуд огибающих демодулированных сигналов квадратурных составляющих UI(p-p) и UQ(p-p), затем при последующей дополнительной обработке результатов демодуляции производится компенсация паразитного набега фазы сигнала путем расчета обратной матрицы поворота. На заключительном этапе, в процессе решения системы уравнений

производится расчет мощностей квадратурных составляющих PI и PQ. Технический результат заключается в возможности определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала отдельно друг от друга. 1 табл.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения мощности радиосигнала в тракте, демодуляции сигнала, измерений амплитуды напряжения переменного тока, в частности к области измерений мощности сигнала путем измерений напряжения.

Известен классический способ измерений мощности радиосигнала методом прямых измерений, с использованием ваттметров различной конструкции, состоящим в нагреве энергией электромагнитной волны чувствительного элемента ваттметра. Данный метод подходит для измерений суммарной мощности нескольких сигналов в тракте, но не позволяет измерить мощность двух квадратурных составляющих одного сигнала отдельно друг от друга.

Другим способом является измерение проходящей СВЧ-мощности при помощи специализированного устройства (патент РФ №2071701 от 29.06.1994). Для уменьшения переменной составляющей погрешности рассогласования в полосе частот в предложенном устройстве, содержащем отрезок прямоугольного волновода, в его широкую и узкую стенки встроены две поглощающие пластины с установленными на них термодатчиками одинаковой длины, позволяющего измерять составляющие мощности сигнала. Однако так как предложенное устройство использует эффект нагрева чувствительного элемента, то также не позволяет проводить измерения мощности квадратурных составляющих сигнала по отдельности.

Также известен способ определения составляющих мощности, основанный на измерении мгновенных значений тока и напряжения, формировании сигнала, ортогонального измеренному напряжению (с сохранением его нормы) по формулам преобразования Гильберта, вычислении действующего значения напряжения и пересчете норм полученных сигналов в активную и реактивную составляющие мощности (патент РФ 2191393 от 09.08.2000). Предложенный метод, хоть и позволяет оценить ортогональные составляющие мощности при работе на комплексную нагрузку, оценивает мощность только одного сигнала.

Техническим результатом от внедрения изобретения является возможность определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала отдельно друг от друга.

Данный технический результат достигается за счет того, что одновременно осуществляется измерение мощности сигнала PΣ, являющейся суммарной мощностью его квадратурных составляющих, а также демодуляция сигнала. В процессе демодуляции происходит измерение амплитуд огибающих демодулированных сигналов квадратурных составляющих UI(p-p) и UQ(p-p), затем при последующей дополнительной обработке результатов демодуляции производится компенсация паразитного набега фазы сигнала путем расчета обратной матрицы поворота. На заключительном этапе, в процессе решения системы уравнений (1):

производится расчет мощностей квадратурных составляющих PI и PQ. Предложенный метод отличается от перечисленных тем, что оценка мощности производится после математической обработки результатов демодуляции, чего ранее не применялось. Именно такой подход позволяет измерить мощности составляющих сигнала даже при существенной разнице их мощностей, а также разнице несущей частоты сигнала и частоты демодуляции.

Предложенный способ измерений состоит в том, что результаты измерений получаются в результате совместной обработки измеренных значений суммарной мощности сигналов и амплитуд огибающих квадратурных сигналов. Измерения проходят в три этапа.

На первом этапе методом прямых измерений при помощи ваттметра измеряется суммарная мощность сигнала (т.е. суммарная мощность его квадратурных составляющих), а также осуществляется демодуляция сигнала с выделением огибающих каждой из квадратурных составляющих. Демодуляция сигнала может проводиться аналоговыми, аналого-цифровыми или полностью цифровыми методами. Так как частота демодуляции и частота сигнала в тракте в большинстве случаев не совпадают в силу невозможности синхронизации источника сигнала и демодулятора, то фазы демодулированных сигналов могут получать дополнительные паразитные приращения, выражающиеся в эффекте «перетекания» мощности одной квадратуры в демодулированный сигнал другой, и наоборот. При этом значение амплитуды демодулированного сигнала перестает нести информацию только об одной квадратуре, поэтому требуется дополнительная обработка результатов демодуляции.

На втором этапе осуществляется компенсация паразитного набега фазы. Паразитный набег фазы можно представить как поворот сигнального созвездия на комплексной плоскости относительно ее осей, причем абсцисса точек, образующих поворачивающуюся фигуру, - результат демодуляции одной квадратуры, ордината - другой квадратуры. Это можно описать матричным уравнением (2):

здесь S ( t ) - комплексный вектор демодулированного сигнала, A ( t ) - комплексный вектор исходного сигнала, C(t) - матрица поворота на угол φ0.

Очевидно, что в случае наличия набега фазы φdif(t) матрица поворота C(t) будет также изменяться вместе с набегом фазы и будет соответствовать матрице поворота на угол φ=(φ0dif(t)). В результате отслеживания положения радиус-вектора S во времени рассчитывается угол его поворота относительно начального положения, угловая скорость его вращения и другие параметры, позволяющие получить зависимость паразитного набега фазы от времени. На основании полученных значений рассчитывается обратная матрица поворота созвездия сигналов C-1, восстанавливаются неискаженные паразитным набегом фазы результаты демодуляции по формуле (3):

Элементы вектора A : AI и AQ - временные зависимости модулирующих импульсных последовательностей. Из них рассчитываются амплитуды огибающих демодулированных сигналов UI(p-p) и UQ(p-p), также анализ временных зависимостей AI и AQ позволяет оценить погрешность рассчитанных значений амплитуд, обусловленных зашумленностью исходного сигнала.

На третьем этапе производится расчет мощностей исходя из того, что их сумма и соотношение известны, т.е. решается система уравнений (1).

Применимость метода на практике подтверждается многочисленными лабораторными и натурными экспериментами. Результаты измерений приведены в таблице 1. Обозначения величин без штрихов приведены для параметров эталонного сигнала, используемого при апробации метода, обозначения величин со штрихами - результаты измерений величин при помощи ваттметра и аналого-цифрового демодулятора.

Таким образом, появилась возможность определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала независимо друг от друга. Этим достигается технический результат.

Способ определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала, заключающийся в одновременном измерении мощности сигнала , являющейся суммарной мощностью его квадратурных составляющих, и демодуляции сигнала, измерении амплитуд огибающих демодулированных сигналов квадратурных составляющих и , последующей дополнительной обработке результатов демодуляции, включающей в себя компенсацию паразитного набега фазы сигнала путем расчета обратной матрицы поворота, и последующем расчете мощностей квадратурных составляющих и в процессе решения системы уравнений:
.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам оценки качества электроэнергии. Способ может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий с неизменной нагрузкой для определения источника нелинейных искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нелинейной нагрузки самого предприятия.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля работы однофазного инвертора, работающего на разнообразные виды нагрузок с широким диапазоном изменения коэффициента мощности.

Изобретение относится к метрологии, в частности к приборостроению. Устройство контроля работы трехфазного инвертора содержит источник постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора, с выходами которого связаны две пары датчиков линейных напряжений и линейных токов и нагрузка, два аналоговых перемножителя, входы которых соединены с датчиками соответствующих линейных напряжений и токов, а выходы через фильтры нижних частот связаны с входами одного из двух сумматоров.

Группа изобретений относится к метрологии. Установка измерения экранного затухания содержит измерительную экранированную камеру, генератор и приемник.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для измерения потерь на корону в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к технике измерения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах коммунального хозяйства. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено для контроля полезной мощности электропривода. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано при контроле качества электроэнергии в энергосистемах. Способ включает выделение анормальных составляющих токов нагрузок i1a, i2a, определение собственных долевых участий в изменении качества результирующего тока для ветвей с источниками токов нагрузки, также определение взаимного долевого участия в изменении качества электрической энергии в узле от взаимодействия пар ветвей с источниками токов нагрузок, затем определение результирующего изменения качества электрической энергии в узле в соответствии с формулой. При этом собственные долевые участия в изменении качества результирующего тока узла от ветвей с источниками токов нагрузки определяют путем усреднения за период квадратов анормальных составляющих этих токов. Определение взаимного долевого участия в изменении качества результирующего тока в узле от взаимодействия пар ветвей с источниками токов нагрузки делают путем усреднения за тот же период произведения анормальных составляющих токов нагрузок. Определение результирующего изменения качества результирующего тока в узле делают в соответствии со следующей формулой , где i1a, i2a - анормальные составляющие в токах ветвей нагрузок, CУ (i1a), CУ(i2a) - соответственно собственные долевые участия ветвей с источниками токов нагрузок, ВУ(i1a,i2a) - взаимное долевое участие двух ветвей нагрузок. Технический результат заключается в возможности более точно определить дополнительные потери активной мощности в сети, а значит и повысить точность определения КПД энергосистемы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх