cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2019-22-6-75-85caht-1619Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION, ROCKET AND SPACE TECHNOLOGYОсобенности использования статистического метода стабилизации частоты генераторов в распределенных информационно-измерительных системахFeatures of the use of the statistical method of frequency stabilization of generators in distributed information-measuring systemsГабриэльянД. Д.GabrielyanD. D.

Габриэльян Дмитрий Давидович, доктор технических наук, профессор, заместитель начальника НТК по науке 

 

d.gabrieljan2011@yandex.ruКостенкоП. И.KostenkoP. I.

Костенко Петр Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры авиационного электрорадиоприборного оборудования 

 

СафарьянО. А.SafarianO. A.

Сафарьян Ольга Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры кибербезопасности информационных систем 

Ростов-на-Дону

Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязиРоссияFSUE Rostov-on-Don Research Institution of Radio CommunicationRussian FederationРостовский филиал МГТУ ГАРоссияRostov Branch of the Moscow State Technical University of Civil AviationRussian FederationДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2019261220192267585Copyright © Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А., 20192019Габриэльян Д.Д., Костенко П.И., Сафарьян О.А.Gabrielyan D.D., Kostenko P.I., Safarian O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1619

В статье рассмотрены вопросы стабилизации частоты генераторов в распределенных информационно-измерительных системах на основе использования метода статической стабилизации частоты. Приведены примеры таких систем и отмечена необходимость обеспечения высокой стабильности частоты формируемых абонентами сигналов для повышения эффективности функционирования указанных систем. Отмечены две основные особенности применения метода статистической стабилизации частоты. Первая определяется задержкой поступления сигнала в устройство оценивания частотно-временных параметров сигнала по отношению к интервалу измерения фазы сигнала. Вторая особенность связана с задержкой прихода сформированного управляющего сигнала коррекции частоты генератора. Показано, что отмеченные особенности приводят к несовпадению текущего отклонения частоты генератора и корректируемого значения, полученного с учетом задержки. Предложено описание информационных сигналов, позволяющих уточнить математическую модель процесса формирования оценки отклонения частоты информационного сигнала с учетом указанных факторов. Показано, что возможность использования статистического метода стабилизации частоты генераторов в распределенных информационно-измерительных системах определяется не только значениями номинальных частот и относительных нестабильностей генераторов, входящих в состав информационно-измерительной системы, но и автокорреляционной функцией случайного процесса, описывающего изменение частоты информационного сигнала. При малых временных задержках между оцениванием частоты информационного сигнала и стабилизацией частоты использование рассматриваемого метода позволяет уменьшить относительную нестабильность частоты информационного сигнала. При временных задержках больше интервала корреляции использование статистического метода не приводит к изменению относительной нестабильности частоты информационного сигнала. В пределах интервала корреляции использование статистического метода стабилизации частоты может приводить в зависимости от значений автокорреляционной функции как к уменьшению, так и увеличению относительной нестабильности частоты информационного сигнала.

The article deals with the problems of frequency stabilization of generators in distributed information-measuring systems on the basis of the static frequency stabilization method. The examples of similar systems are given. The necessity to ensure high stability of signal frequency generated by subscribers to improve the efficiency of the stated systems is noted. Two main features of applying the static frequency stabilization method are stated. The first one is determined with a delay in signal input into the device for estimating the frequency-time signal parameters in relation to the signal phase measurement interval. The second feature involves the entry delay of the formed control signal of generator frequency correction. It is shown that the mentioned features lead to divergence of the current variation of generator frequency and the value under correction, obtained considering the delay. The description of information signals enabling to specify a mathematical model of the process of assessment forming of the information signal frequency variation, taking into account the mentioned factors, is offered. It is shown that the possibility of using a statistical method to stabilize the frequency of generators in distributed informationmeasuring systems is determined not only with the values of nominal frequencies and relative instabilities of generators included into the information-measuring system, but also by the autocorrelation function of a random process describing the change of information signal frequency. In case of small time delays between the evaluation of information signal frequency and frequency stabilization, the use of the method to be considered allows to reduce the relative instability of information signal frequency. When time delays are greater than the correlation interval, the use of the statistical method does not lead to the change of relative instability of information signal frequency. Within the correlation interval, the use of the statistical method of frequency stabilization can cause depending on the autocorrelation function values both decrease and increase of the relative information signal frequency instability.

распределенная информационно-измерительная системаинформационный сигналстабильность частотыинтервал запаздыванияслучайный процесскорреляционная функция случайного процессаdistributed information-measuring systeminformation signalfrequency stabilitydelay intervalrandom processcorrelation function of a random processReferencesТихомиров Н.М., Романов С.К., Леньшин А.В. Формирование ЧМ-сигналов в синтезаторах с автоподстройкой. М.: Радио и связь, 2004. 210 с.Tikhomirov, N.M., Romanov, S.K. and Lenshin, A.V. (2004). Formirovanie FMsignalov v sintezatorakh s avtopodstroykoy [FM signals forming in synthesizers with auto-tuning]. Moscow: Radio and Communication, 210 р. (in Russian)Варакин Л.Е. Системы связи с широкополосными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.Varakin, L.E. (1985). Sistemy svyazi s shirokopolosnymi signalami. [Communication systems with broadband signals]. Moscow: Radio and Communication, 384 р. (in Russian)Пестряков А.В., Хасьянова Е.Р. Компенсация сдвига постоянной составляющей с применением метода временного усреднения // СВЧ-Техника и телекоммуникационные технологии: материалы докладов 25-й Международной конференции (КРЫМИКО’2015), Севастополь, Россия. Сентябрь 6–12. 2015. Т. 1. С. 351–353.Pestryakov, A.V. and Khasyanova, E.R. (2015). Compensation of the constant component shift using the time averaging method. Microwave Engineering and Telecommunication Technology: Proceedings of the 25th International Conference (CriMiCo’2015), Sevastopol, the Russian Federation, September 6–12, pp. 349–351 (in Russian)Fortier T.M., Nelson C.W., Hati A. Sub-femtosecond absolute timing jitter with a 10 GHz hybrid photonic-microwave oscillator // Appl. Phys. Letters. 2012. Vol. 100, Iss.23. Pp. 197–200. DOI: 10.1063/1.4726122Fortier, T.M., Nelson, C.W. and Hati, A. (2012). Sub-femtosecond absolute timing jitter with a 10 GHz hybrid photonic-microwave oscillator // Appl. Phys. Letters. 2012, vol. 100, issue. 23, pp. 197–200. DOI: 10.1063/1.4726122Hati A., Nelson C.W., Howe, D.A. Howe. Reduction oscillator PM noise from AM-PM noise correlation // Electronic Letters. 2014. Vol. 50, no. 17. Pp. 1195–1197. DOI: 10.1049/el.2014.2210Hati, A., Nelson, C.W. and Howe, D.A. (2014). Reduction oscillator PM noise from AMPM noise correlation // Electronic Letters, vol. 50, no. 17, pp. 1195-1197. DOI: 10.1049/el.2014.2210Габриэльян Д.Д. Метод оценки частот в системе генераторов / А.А. Прыгунов, А.Г. Прыгунов, О.А. Сафарьян // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1, № 2 (3). C. 72–77.Gabrielyan, D.D., Prygunov, A.A., Prygunov, A.G. and Safaryan, O.A. (2012). Method of Estimating Frequency in Generator System. Physical Bases of Instrumentation, vol. 1, no. 2 (3), pp. 72–77. (in Russian)Safaryan O.A. Method of Reducing Phase Noise in the System Simultaneously and Independently Operating the High-Frequency Signal Generators / I.A. Sakharov, N.V. Boldyrikhin, I.A. Yengibaryan // Engineering Computations. Emerald Group Publishing Ltd. 2017. Vol. 34, no. 8. Pp. 2586–2594.Safaryan, O.A., Sakharov, I.A., Boldyrikhin, N.V. and Yengibaryan, I.A. (2017). Method of Reducing Phase Noise in the System Simultaneously and Independently Operating the HighFrequency Signal Generators. Engineering Computations. Emerald Group Publishing Ltd. 2017, vol. 34, no. 8, pp. 2586–2594.Геложе Ю.А., Клименко П.П., Максимов А.В. Исследование локальной динамики контура ФАПЧ // СВЧ-Техника и телекоммуникационные технологии: материалы докладов 26-й Международной конференции (КРЫМИКО’2016). Севастополь, Россия. Сентябрь 4–10. 2016. С. 449–455.Gelozhe, Ju.A., Klimenko, P.P. and Maksimov, A.V. (2016). Research of local dynamics of the Phase-locked loop. Microwave Engineering and Telecommunication Technology: Proceedings of the 26th International Conference (CriMiCo’2016), Sevastopol, the Russian Federation, September 4–10, pp. 449–455 (in Russian)Zucca C., Tavella P. The clock model and its relationship with the Allan and related variances // IEEE Trans. on UFFC. Febriary. 2005. Vol. 52, iss. 2. DOI: 10.1109/TUFFC.2005.1406554Zucca, C. and Tavella, P. (2005). The clock model and its relationship with the Allan and related variances // IEEE Trans. on UFFC. February, vol. 52, issue. 2. DOI: 10.1109/TUFFC.2005.1406554Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Изд-во Наука, 1974. 832 с.Korn, G. and Korn, T. (1977). Spravochnik po matematike dlia nauchnykh rabotnikov i inzhenerov. [Manual on Mathematics for Researchers and Engineers]. Moscow: Publishing House “Nauka”, 832 p.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Издательский дом «Вильямс», 2007. 1104 с.Sklyar, B. (2007). Tsifrovaya svyaz. Teoreticheskiye osnovy i prakticheskoye primeneniye. [Digital communication. Theoretical basic principles and practical application]. Publishing House “Williams”, 1104 р.

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