RU2582907C1 - Method of determining power of quadrature components of radio signal - Google Patents
Method of determining power of quadrature components of radio signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582907C1 RU2582907C1 RU2015112878/28A RU2015112878A RU2582907C1 RU 2582907 C1 RU2582907 C1 RU 2582907C1 RU 2015112878/28 A RU2015112878/28 A RU 2015112878/28A RU 2015112878 A RU2015112878 A RU 2015112878A RU 2582907 C1 RU2582907 C1 RU 2582907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- power
- quadrature components
- demodulation
- measurement
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure the power of a radio signal in the path, demodulate the signal, measure the amplitude of the AC voltage, in particular, to measure the signal power by measuring voltage.
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.A known classical method of measuring the power of a radio signal by direct measurements, using power meters of various designs, consisting in heating the energy of an electromagnetic wave of a sensitive element of a power meter. This method is suitable for measuring the total power of several signals in a path, but does not allow measuring the power of two quadrature components of one signal separately from each other.
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.Another way is to measure the passing microwave power using a specialized device (RF patent No. 2071701 from 06/29/1994). To reduce the variable component of the mismatch error in the frequency band in the proposed device containing a segment of a rectangular waveguide, two absorbing plates with temperature sensors of the same length mounted on them are integrated into its wide and narrow walls, which makes it possible to measure the signal power components. However, since the proposed device uses the heating effect of the sensitive element, it also does not allow to measure the power of the quadrature components of the signal separately.
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.A method for determining power components is also known, based on measuring instantaneous values of current and voltage, generating a signal orthogonal to the measured voltage (while maintaining its norm) using the Hilbert transform formulas, calculating the effective voltage value and converting the norms of the received signals into active and reactive power components (patent RF 2191393 dated 09/09/2000). The proposed method, although it allows us to estimate the orthogonal components of power when working on a complex load, estimates the power of only one signal.
Техническим результатом от внедрения изобретения является возможность определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала отдельно друг от друга.The technical result from the implementation of the invention is the ability to determine the power of the quadrature components of the radio signal separately from each other.
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):This technical result is achieved due to the fact that at the same time the signal power P Σ is measured, which is the total power of its quadrature components, as well as signal demodulation. In the process of demodulation, the amplitudes of the envelopes of the demodulated signals of the quadrature components U I (pp) and U Q (pp) are measured, then during the subsequent additional processing of the demodulation results, the parasitic incursion of the signal phase is compensated by calculating the inverse rotation matrix. At the final stage, in the process of solving the system of equations (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.the power of the quadrature components P I and P Q is calculated. The proposed method differs from those listed in that the power is estimated after mathematical processing of the demodulation results, which has not been previously applied. It is this approach that allows you to measure the power of the signal components even with a significant difference in their powers, as well as the difference in the carrier frequency of the signal and the frequency of demodulation.
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.The proposed measurement method consists in the fact that the measurement results are obtained as a result of joint processing of the measured values of the total signal power and the amplitudes of the envelopes of the quadrature signals. Measurements take place in three stages.
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.At the first stage, the method of direct measurements using a wattmeter measures the total power of the signal (i.e., the total power of its quadrature components), and also demodulates the signal with the allocation of the envelopes of each of the quadrature components. The signal demodulation can be carried out by analog, analog-digital or fully digital methods. Since the demodulation frequency and the signal frequency in the path in most cases do not coincide due to the impossibility of synchronizing the signal source and the demodulator, the phases of the demodulated signals can receive additional spurious increments, expressed in the effect of the “flow” of the power of one quadrature into the demodulated signal of the other, and vice versa. In this case, the amplitude value of the demodulated signal ceases to carry information about only one quadrature, therefore, additional processing of the demodulation results is required.
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):At the second stage, the parasitic phase incursion is compensated. The parasitic phase incursion can be represented as the rotation of the signal constellation on the complex plane relative to its axes, and the abscissa of the points forming the rotating figure is the result of demodulation of one quadrature, the ordinate - another quadrature. This can be described by matrix equation (2):
здесь
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=(φ0+φdif(t)). В результате отслеживания положения радиус-вектора
Элементы вектора
На третьем этапе производится расчет мощностей исходя из того, что их сумма и соотношение известны, т.е. решается система уравнений (1).At the third stage, the capacity is calculated based on the fact that their sum and ratio are known, i.e. the system of equations (1) is solved.
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.The applicability of the method in practice is confirmed by numerous laboratory and field experiments. The measurement results are shown in Table 1. The designations of the values without strokes are given for the parameters of the reference signal used for testing the method, the designations of quantities with strokes are the results of measurements of quantities using a wattmeter and an analog-to-digital demodulator.
Таким образом, появилась возможность определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала независимо друг от друга. Этим достигается технический результат.Thus, it became possible to determine the power of the quadrature components of the radio signal independently of each other. This achieves the technical result.
Claims (1)
. A method for determining the power of quadrature components of a radio signal, which consists in simultaneously measuring the signal power , which is the total power of its quadrature components, and signal demodulation, measuring the amplitudes of the envelopes of the demodulated signals of the quadrature components and , subsequent additional processing of the demodulation results, which includes compensation of the parasitic phase incursion of the signal by calculating the inverse rotation matrix, and subsequent calculation of the powers of the quadrature components and in the process of solving the system of equations:
.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112878/28A RU2582907C1 (en) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Method of determining power of quadrature components of radio signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112878/28A RU2582907C1 (en) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Method of determining power of quadrature components of radio signal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2582907C1 true RU2582907C1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112878/28A RU2582907C1 (en) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Method of determining power of quadrature components of radio signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582907C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790658C1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-02-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method for measuring the power of navigation signals with frequency and code division |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2071701C1 (en) * | 1994-06-29 | 1997-01-10 | Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники | DEVICE FOR MEASURING TRANSMISSION POWER OF MICROWAVE AND UHF |
RU2191393C2 (en) * | 2000-08-09 | 2002-10-20 | Агунов Александр Викторович | Method determining components of power |
US7773693B2 (en) * | 2004-10-07 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for direct quadrature power amplifier modulation |
RU2539573C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for adaptive and matched suppression of fluctuation noise and concentrated interference and apparatus therefor |
-
2015
- 2015-04-09 RU RU2015112878/28A patent/RU2582907C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2071701C1 (en) * | 1994-06-29 | 1997-01-10 | Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники | DEVICE FOR MEASURING TRANSMISSION POWER OF MICROWAVE AND UHF |
RU2191393C2 (en) * | 2000-08-09 | 2002-10-20 | Агунов Александр Викторович | Method determining components of power |
US7773693B2 (en) * | 2004-10-07 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for direct quadrature power amplifier modulation |
RU2539573C1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for adaptive and matched suppression of fluctuation noise and concentrated interference and apparatus therefor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790658C1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-02-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method for measuring the power of navigation signals with frequency and code division |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105676008B (en) | Digital electric field sensor | |
CN101806832B (en) | Measuring method for frequencies of low-frequency signals | |
CN110018446A (en) | Integrated multi-channel RF circuit with phase position sensing | |
US20140140436A1 (en) | Amplitude Flatness and Phase Linearity Calibration for RF Sources | |
Djurić et al. | Frequency measurement of distorted signals using Fourier and zero crossing techniques | |
CN103278825A (en) | Method for determining satellite navigation signal quality evaluation parameters | |
USRE49560E1 (en) | Method and a measuring device for measuring broadband measurement signals | |
US10411926B2 (en) | Precision large phase modulation phase measurement system | |
RU2524673C1 (en) | Method of measuring phase shift variations of centre frequency of minimum frequency shift-keyed signals and apparatus for implementing said method | |
RU2720588C1 (en) | Method and device for spatial selection of electromagnetic waves with subsequent polarization processing of signals | |
RU2582907C1 (en) | Method of determining power of quadrature components of radio signal | |
CN102809688B (en) | Method for calculating three-phase voltage real-time phase based on Iterative Fourier transform | |
CN104022834A (en) | Measurement of DC offsets in IQ modulator | |
RU167006U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
JP6774848B2 (en) | Impedance measuring device | |
CN114050867B (en) | Signal compensation method, device, equipment and storage medium | |
Jing et al. | A novel digital demodulation method for MFEIT based on APFFT | |
Berngardt et al. | Effective subtraction technique at the Irkutsk Incoherent Scatter Radar: Theory and experiment | |
RU2683804C1 (en) | Microwave two-terminal element complex refining coefficient modulus and argument determining method | |
CN109374969B (en) | Down-sampling sinusoidal signal phase difference measurement method based on coherent accumulation DFT | |
CN109839610B (en) | Helmholtz coil constant alternating current calibration system and method based on orthogonality principle | |
RU2668342C2 (en) | Method of measuring a frequency shift between radiosignals | |
Weidner | Detection of the GW of the Crab Pulsar in the LIGO and Virgo O3b series | |
RU2577828C1 (en) | Method of measuring phase shift of low frequency filter synchronous detector | |
RU2644612C1 (en) | Measuring transducer of variable voltage into constant one |