Обнаружение сигнала.

[Wladimir_TS]

Задача в целом примерно такая - есть некий микромощный передатчик с неизвестной несущей (в диапазоне 1-30 МГц) имеющий доступный вход амплитудной модуляции и есть некий приемник прямого преобразования. Задача - установить (максимально точно, но не хуже +/-5 Гц) частоту несущей передатчика за минимальное время на фоне шумов (полезный сигнал на более чем в 1,5 раза больше по амплитуде шума (условие - приемник и передатчик в одной экранированной камере ) а возможно и меньше). Но мы можем давать любой закон модуляции в передатчик.

Гетеродин приемника - это DDS синтезатор грубо говоря, которому можно задавать частоту с большой точностью (термостатированный опорник) - но имеются фазовые шумы.

Минимальное время - это 0,1 сек с точностью +/-100 Гц и 0,5 сек +/-5 Гц.

Полоса пропускания приемного тракта около 100 Гц. (Хотя это не совсем приемник и даже совсем не приемник, но со стороны выглядит именно так. Доступа к приемнику и передатчику нет. Если вход модуляции передатчика (максимальная глубина модуляции неизвестна и зависит от частоты и фазы Деймоса над Марсом в тот-же день 10842 года тому назад но не хуже 0,3), выход приемника и данные на установку частоты.

В худшем случае диапазон может быть ограничен в 7 МГц

[bolek]

Наверное, лучше этот вопрос задать в "Радиотехника: приемники, передатчики, антенны".

[bolek]

И почитать про панорамные приемники. Сдается мне, что анализ указанного диапазона частот за 0,1-0,5 сек. не провести.

[Wladimir_TS]

Потому что это не совсем приемник и не совсем передатчик. Там нет мешающих сигналов, там малое соотношение сигнал-шум. Принцип панорамного приемника там и использовался ранее (разработка 60х годов), но с привлечением "специально обученного человека" - среднее время обнаружения 4 минуты - что катастрофически много

А надо полностью автоматизировать и максимально ускорить

[bolek]

А на пальцах прикинуть?
Возьмем "крайний" (на самом деле лёгкий) случай-диапазон от 1 до 7 МГц. С разрешением 100 Гц получим сетку из 60 000 частот.
Понятно, что построить параллельный анализатор на столько каналов с практической точки зрения нереально.
При последовательном анализе, на обнаружение сигнала в каждом (одном) канале отводится время 0,1/60000=1,67*10E-6 = 1,67 мкс
Что можно обнаружить за это время:
- 1,67 периода несущей 1 МГц
...
- 11,7 периода несущей 7 МГц.
Можно сделать переменное время анализа - увеличить его в нижней части диапазона и сократить в верхней. Это может дать примерно равное количество периодов несущей за время анализа. Но, все равно, это будут единицы периодов несущей.
Что-то мне кажется, что этого будет маловато для надежного определения наличия сигнала в данном канале сетки.

[petrenko]

То, что доступа к передатчику нету - это полбеды, это не страшно.

А вот то, что нет доступа к приёмнику - это уже извращённый мазохизьм, судари.

( А то всё было бы не просто просто ,а очень просто - цифровой панорамник ( - ну это который не с гкч и не перебором каналов - ) решил бы вопрос хоть до 100МГц )

Кстати, по тем вопросам, которые TS иногда задаёт на форуме ( по фрагментам ) примерно вырисовывает-ся мозаика с предположениями кто и зачем принуждает TS ко всяческим* извращениям, ставя такие, мягко говоря, странные "боевые" задачи.

*_ Как то :
Метод "чайника"
( возьмём за основу пустой чайник, который в предыдущей задаче у нас успешно работал, для этого выльем воду из полного )
, фрагментарность и отсутствие системного подхода
( сделаем несколько сложнореализуемых ,на грани невозможного, фрагментов ,потом объединим в систему пусть даже вида "рыба с крылями, копытами и клювом"
вместо того, чтоб делать нормальную систему в целом )
, ну и прочая и прочая ..

[Wladimir_TS]

bolek писал(а):

А
Что можно обнаружить за это время:
- 1,67 периода несущей 1 МГц
...
- 11,7 периода несущей 7 МГц.
Можно сделать переменное время анализа - увеличить его в нижней части диапазона и сократить в верхней. Это может дать примерно равное количество периодов несущей за время анализа. Но, все равно, это будут единицы периодов несущей.
Что-то мне кажется, что этого будет маловато для надежного определения наличия сигнала в данном канале сетки.

Не особ выходит.

Но сигнал занимает какую-то полосу (пока неизвестно какую) и шаг для предварительного поиска можно делать шире (полосу у приемника тоже теоретически можно расширить)

Время можно тоже увеличить. Засада в том что частота несущей грубо говоря плывет и при большем времени измерения есть шанс проскочить. Но как плывет - непонятно. К сожалению за время разрухи имеющаяся установка была уничтожена (а документация про....а) и провести какие-либо измерения не представляется возможным. Объект измерений сохранился.

Давайте тогда вопрос о времени поиска частоты отложим и во главу угла поставим вопрос об обнаружении излучения при малом отношении сигнал/шум

[petrenko]

bolek писал(а):

.. С разрешением 100 Гц получим сетку из 60 000 частот.
.. построить параллельный анализатор на столько каналов с практической точки зрения нереально ..

Ну почему нереально?
Просто пущай сделают 60`000 приёмников ( к каждому из которых тож не будет доступа ) и вуаля !

Ну раз там в конторе руко-водители не могут умением
( - пытают-ся заставить сотрудника вывернуть-ся наизнанку и сделать невозможное - вместо системного подхода к задаче )
, то пущай берут числом ...


Ну а что касаемо обнаружения сигнала даже(!) ниже уровня шумов - это тож давно решённая задача
, но что то подсказывает, что они там раздуют из этого нир или даже научную работу с поощрениями руко-водителей
, а реальную работу взвалят паки на того, кто всё за спасибо сделает ( в данном случае TS )

[bolek]

...Давайте тогда вопрос о времени поиска частоты отложим и во главу угла поставим вопрос об обнаружении излучения при малом отношении сигнал/шум

Не, как справедливо пишет petrenko, эта задача давно решена и вопрос только в наличии специфических знаний и опыта в этой области.
Кроме того, задача изложена мутно, и, как опять же справедливо пишет petrenko, нужно гораздо более внятное ее описание.
Если есть время - читать, читать, экспериментировать (упомянутые передатчик и приемник надеюсь есть живьем?).
Если есть деньги - лучше найти специалиста в данной области.

[просто КОТ]

Честно говоря, кажется странным выбор инструмента. Если его основная задача -- поиск сигнала, то почему не взять связку из FPGA+ADC. Для вашей задачи даже не нужен слишком хитрый АЦП. Можно взять со скоростью порядка 100М выборок в секунду, считывать и делать быстрое преобразование Фурье. Если не стремиться к идеальной точности (несущая плавает, и идеальной точности вообще не получить) можно получить ответ по замеру хотя бы 3-5 периодов на нижнем пределе. Это соответственно 3-5мкс. Остаётся ещё куча времени чтобы по полученным данным задать новые уставки аттенюатора, например... или исследуемого окна... и получитьболее точный замер.

Но сама прелесть решения в том, что полученный результат БПФ показывает информацию о всём диапазоне сразу, исключая необходимость искать перебором.

[bolek]

Сначала сигнал из шума надо достать.
И за 3-5 мкс не накопить достаточно выборок для разрешения по частоте 100 Гц, тем более 5 Гц.

[просто КОТ]

Можно накопить достаточно выборок, чтобы понять где искать дальше. Найти именно сам "пик" на графике всего диапазона.

[petrenko]

просто КОТ писал(а):

.. прелесть решения в том, что полученный результат БПФ показывает информацию о всём диапазоне сразу, исключая необходимость искать перебором ..

А Вы это начальству T.S. объяснить сможете ?
Подозреваю, что навряд ли ( но не потому что у Вас недостаточно знаний, а наоборот ) - вот T.S. не удалось - и ему навязывают "единственно верный"* метод перебора с чудесатым_ретро_приёмником**, который "нельзя трогать" .
( *_а "другие все неправильные" по мнению начальства, ибо они не могут их понять - "нет сынок, мама это я" ,как в анекдоте - докатились.. )

**_Такой неплохо выглядел бы в музее, предполагаю.

[Wladimir_TS]

Время можно увеличивать - сейчас важен принцип при помощи которого обнаруживается сигнал на фоне шума. Задача - примерно поиск сигнала ЯМР но опять-же это в общем и примерно. Скажем быстрый поиск при малой точности частоты - затем уточнение. Просто там сигнал реально тонет в помехе и его видит - весьма специально обученный человек или по 20 раз диапазон проходят.

Может быть имеет смысл ограничивать диапазон поиска. Основная задача - как обнаружить целевой сигнал автоматизированно, а уж скорость перестройки это второе.

[petrenko]

Вам же уже сказали, что цифровыми панорманиками - давно решённая инженерная задача.
Но придёт-ся таки отказать-ся от приёмника, который "нельзя трогать".

просто КОТ писал(а):

.. прелесть решения в том, что полученный результат БПФ показывает информацию о всём диапазоне сразу, исключая необходимость искать перебором ..

Таким образом от вычислтельной мощности бпф-считалки зависит окно , а от этого зависит надёжность определения наличия сигнала.
То есть "иголка/палка" на спектральной диаграмме станет более отчётливой и более длинной ( шумы как известно "иголку" не дают, ежели Вы вдруг не знали )

Далее начинайте учить_"матчасть" - ну то есть или сами или поучать этому начальство - смотря кто из вас эту самую "матчсать" не знал доныне.

И не забудьте попросить удвоить( утроить , учетверить ..) вознаграждение.

В результате суперпозиция поучений_начальства_уму-разуму + просьбы_удвоения_вознаграждения чётко покажет кто там "поп" а кто "балда"( пишу в кавычках дабы не обижать ни священнослужителей ни нищенски-оплачиваемых работников )

[КРАМ]

Wladimir_TS писал(а):

Время можно увеличивать - сейчас важен принцип при помощи которого обнаруживается сигнал на фоне шума.

У меня ощущение, что Вы к радиотехнике не имеете вообще никакого отношения.
1. Когда говорят о соотношении сигнал/шум, то всегда указывают В КАКОЙ ПОЛОСЕ измеряется шум и КАКУЮ ПОЛОСУ занимает сигнал.
2. Для выделения сигнала на фоне шума есть ТОЛЬКО ОДИН МЕТОД - накопление СИГНАЛА. Но есть нюансы. Они определяются природой сигнала.
Без ЗАРАНЕЕ известной природы (вероятностно ожидаемой формы) сигнала Вы ничего не обнаружите.
Точка.

[nbn]

Можно начать отсюда ( Хоровиц Пауль > Искусство схемотехники. Том 3 (Изд.4-е) > Стр.103)

[petrenko]

КРАМ писал(а):

.. 2.) Для выделения сигнала на фоне шума есть ТОЛЬКО ОДИН МЕТОД - накопление СИГНАЛА ..

Совершенно верно !

И именно поэтому чем "длиньше" то самое "окно" для той самой бпф-"считалки" , тем лучше в смысле надёжности и достоверности определения сигнала.

Плюс к впечатлению Марка у меня доп. впечатление, что T.S. нам не поверит, на нас сейчас обидит-ся за честные ответы и внесёт в игнор ( а мож уже ? и потому продолжает вопрошать несмотря на наличие ответов ? )

[КРАМ]

Это если речь идет о ЧИСТОМ СИНУСЕ. А если этот синус гуляет по амплитуде и/или частоте, то появляется ПОЛОСА сигнала. И тут сколько не копи - уже полосы сигнала шумы не опустить. Вместе с шумом начнет падать и сигнал.
ЗЫ. Это все не относится к широкополосным сигналам с большой базой. Эти сигналы могут быть сжаты по времени и тем самым их энергетика будет выше энергетики шума в апертуре сжатого сигнала. Но такие сигналы являются искусственно синтезируемыми.

[Wladimir_TS]

КРАМ писал(а):

Wladimir_TS писал(а):

Время можно увеличивать - сейчас важен принцип при помощи которого обнаруживается сигнал на фоне шума.

У меня ощущение, что Вы к радиотехнике не имеете вообще никакого отношения.

Не претендую на абсолютное знание, чего не знаю, о том и спрашиваю.

КРАМ писал(а):

1. Когда говорят о соотношении сигнал/шум, то всегда указывают В КАКОЙ ПОЛОСЕ измеряется шум и КАКУЮ ПОЛОСУ занимает сигнал.

Не знаю и не знаю, как это оценить. Сигнал для модуляции задается нами-же. Задача обнаружение несущей передатчика и установление ее частоты. Модуляция возможна любая меняющая амплитуду несущей. На экране индикатора при перестройке приемника наблюдается шумовая дорожка, так вот если находим сигнал (модуляция АМ 70% синус 400Гц) - то над шумовой дорожкой появится выброс всего чуть выше её. Заметить сложно даже внимательно смотря. Задача как-то это автоматически обнаруживать. Передатчик это грубо говоря не генератор, а физический процесс, который мы можем модулировать неким внешним модулятором (который тоже физический процесс, а не каскад электронный). Приемник прямого преобразования - это датчик являющийся смесителем гетеродина (нашего внешнего) и вроде как принимаемого сигнала (но он не принимается в прямом понимании - там всё сложно.

КРАМ писал(а):

2. Для выделения сигнала на фоне шума есть ТОЛЬКО ОДИН МЕТОД - накопление СИГНАЛА. Но есть нюансы. Они определяются природой сигнала.
Без ЗАРАНЕЕ известной природы (вероятностно ожидаемой формы) сигнала Вы ничего не обнаружите.
Точка.

Природа сигнала - это что ? Более развернуто спросите - я не понимаю вопроса.