Скоро и отвечать некому будет. Включаем дипломатию?


Пересказываю своими словами. Открыл wav файл в SpecctraPLUS - спуры "дышат" во времени, полка шумов стоит на месте. Длина выборки - 1 млн. Оконная обработка никоим образом не влияет на уровень шума. Но мелких спур настолько много, что при уменьшении длины выборки, они сливаются с шумом и средний уровень полки начинает гулять. Если в программе Шмелева открыт тот же файл, то там явный косяк по отображению спур. Для измерения шумов, ЭМС безусловно надо повышать, для Аллана и этого хватит.

Окейно, я не против.
Но необоснованных претензий стоит избегать.

Извините, не понял.
"Дышат" при движении окна анализа во времени?

Это верно.
Никакая обработка не способна повлиять на уровень шума в исходном сигнале.
Но она способна повлиять на его интерпретацию, хотя бы визуальную.
Это как раз я и хотел показать. Иначе было б скучно.
Собака думаю, что знаю, где зарыта. Только вот откапывать, по-моему, не стоит.
Хороший повод задуматься о том, что видим, и о чём нередко спорим.
Если скажете, как надо поправить - сделаю. А пока пусть будет так, как есть.
ЗЗЗЫ. Не ищите никакого мухлежа. Всё честно.


Это понятно.
Как и то, что они размываются, когда частота плывёт.
Нужна запись, где (взаимные) частоты генераторов хотя бы не меняются так сильно. Можно искусственно компенсировать, но это уже другая статистика, с другими параметрами оценивания. А так выйдет - швах.
Программа для оценка Аллана и прочих прелестей готова в первом приближении. Выложу позднее, когда причешу.
Теперь для неё нужен материал.

Не хватит.
Выше дополнил посты картинками, поглядите.
Он получится далёким от того, что можно достичь.
Девиация Аллана в своей сути подразумевает стационарность условий. Их необходимо обеспечить, иначе мы получим непонятно что.

Я на Матлабе, в основном, обработку и автоматизацию измерений делаю. Питон и Scilab под линукс ковыряю, когда время есть, но это больше для души.
Сторонними программами предпочитаю не пользоваться, по причине неопределённости результатов, и невозможности влиять на видение их авторов.
Если есть вопросы по поводу обработки данных, и материал, - всегда готов посодействовать. Исходники не консервирую, всегда их можно взять, поправить и подкрутить для своих нужд.

Посмотрел внимательно.
В том графике, что Вы привели, есть явное усреднение по бинам. Картинка становится красивее, но важные нюансы теряются.
Разрешение откровенно плохое. У меня в таком масштабе на несущей стоит палка до -120дБн с любым окном, а там на -60/70дБн она уже разваливается.
Может, что-то недо/перекрутили? В противном случае - фтопку...

Да, так и хотел сказать.


Принято.


Размываются при прямоугольном окне. Для окна Блэкмана спуры должны стоять как вкопанные по амплитуде при любом "гулянии" по частоте опорного генератора, но это оказалось не так. Однозначно из эфира лезли помехи. А что касается нормировки, то мое мнение остается - по шумам.


А что мешает сделать следящую систему по частоте? У нас же все в цифре, широкое поле для творчества. Скажем, непрерывно перемножать в комплексном виде на частоту несущей и несколько частот в окрестности, вычислять амплитуду, усреднять, интерполировать и корректировать частоту. Окрестность частот будет определяться девиацией, а шаг - скоростью изменения частоты. Причем, при усреднении в каждом частотном канале, можно ввести весовую обработку, чтобы последняя амплитуда суммировалась с бОльшим весом, для отслеживания быстрых изменений по частоте. Присланный файл - хороший "полигон" для отработки алгоритмов.
Еще пара замечаний. Как известно, спектральная плотность мощности фазового шума резко растет при приближении к частоте несущей и поэтому, с увеличением временного интервала в вариации Аллана (1 с - уже много), наибольший вклад дает именно фликкер-шум. Можно запросто забыть о многочисленных мелких спурах, единственное - отфильтровать фликкер вблизи 0 частоты, и желательно - высокие спуры вблизи несущей, типа 50 Гц с гармониками. Кстати, фликкер-шум по своей природе - далеко не стационарный.


Одобряю.


Усреднения по бинам нет, специально проверял, функция такая есть. Разрешение по частоте ограничено 1 млн. точек, возможности на этом заканчиваются. Внимание на этой программе не акцентирую.




Модель - дело хорошее, и когда сделаете, сразу поймете с какой добротностью выбирать резонатор, коэффициент связи и как влияет фликкер-шум активного элемента. Для частотных вариаций не встречал моделей, а для фазовых - пожалуй можно найти. Огибающая фазовых шумов нам известна - формула Лисона. Дальше напрашивается решение: сформировать белый шум и окрасить его в соответствии с формулой. Один из вариантов - пропустить белый шум через специальный БИХ фильтр (например), второй - сформировать шум в частотной области и потом через ОДПФ перевести во временную область (например - Powernoise). Второй вариант интуитивно понятнее и легче адаптировать к Лисону, в первом - легче сделать непрерывность на больших интервалах.

Извините за отсутствие - дела-с...
Продолжим.

Не совсем как вкопанные, и не при любом гулянии. Но стабильнее, чем с прямоугольным окном.
Вот, поглядите на эти картинки. Оценка модуля спектра взята в окне Б-Х по первому, второму, третьему и четвёртому миллиону отсчётов.




Что спуры "дышат", не сказал бы... Всё стоит на месте в пределах приблизительно +/-1dB.
Помехи из эфира как-то не разглядел, но не суть...

Как именно предлагаете это делать?

Не понял, зачем это нужно? И что Вы предлагаете измерять вообще?

Девиация Аллана - это статистическая мера изменения нормированной частоты генератора за определённый интервал времени.
Остальное всё - действительно творчество.
Если сумеете обосновать его практическую ценность - обещаю реализовать в виде программы.

А пока что вот:

На порядок хуже, чем можно получить от этих генераторов, устранив систематический частотный дрейф. Собственно, на интервалах, больших 0,1с, мы наблюдаем именно его.

Спасибо, я в курсе.
Только на интервалах >1с уже не фликкер, а то, что называют случайным блужданием ("random walk") частоты и/или фазы, будет доминировать.
Для того Алланов и придумали, чтоб это как-то описать. На более коротких интервалах модели фазового шума работают вполне себе неплохо, а здесь - увы.

Вопрос: каким образом проверяли?

ЗЫ. Усреднять можно и не по бинам, а по реализациям. Примерно с тем же результатом, если частота плывёт.

Выбор резонаторов невелик.
Остановился на 10МГц, 3-я гармоника, SC, добротность - миллион.
С 5 МГц возиться неохота - там частоту придётся поднимать в 4 раза, да и дороже они.
Сейчас отправил заказ на пробные партии в Croven Crystals и LapTech Precision. Ждать долго, к нам придут не раньше, чем через 2 месяца.
Ответили ещё две фирмы, кварцы там аналогичные, но цены пока не назвали. В Омск так и не дозвонился. Jauch нужных мне кварцев не делает.
Фликкер сам по себе меня не сильно интересует, но что его нужно минимизировать - и так понятно.

Спасибо, но это не совсем то.
Лисона можно взять в качестве отправной точки, но там он уже плохо работает.
Модель более-менее адекватную нашёл, практические записи у меня имеются (правда, это не генератор, а, например, хороший гироскоп, но там всё очень похоже). Так что, наверное, не стоит беспокоиться. Будет время - сделаю и протестирую.
Методика формирования случайного процесса с заданной статистикой мне известна.

Период "дыхания" несколько больше чем 4 по 1 млн, но по разнице мелких спур 3 и 4 окна уже видно.


Что касается нормировки по шумам - посчитать СКО шумовых отсчетов по спектру, выкинув из рассмотрения сам сигнал +- дельта. И этот уровень должен быть одинаковым для разных окон, но он должен быть фиксированным при движении окна обработки по времени.


Со слежением по частоте - оставим в покое, была легкая импровизация. Действительно, надо серьезнее подумать над вычитанием температурного дрейфа, с целью понимания того, что дает температурная стабилизация.


Средняя частота за определенный интервал времени или интеграл частоты - это что? Правильно, фаза. Вот ее обычно и меряют частотомерами, фазометрами, интегрированием СПМШ.


Предположим.



А эти случайный блуждания - это по Вашему не фликкер? Он самый, родненький. Давайте рассмотрим Аллана, как некоторую интегральную величину от СПМШ. Тогда нижняя граница этого интеграла (начальная частота) будет обратно пропорциональна времени наблюдения. Т.е. при малом времени, мы фактически интегрируем фазовые шумы при дальней отстройке (белый шум), при большом - мы захватываем интегралом фазовые шумы при ближней отстройке (фликкер шум, розовый шум). Вас наверное сбило с толку то, что Аллан до 0.1 с падал, а потом начал расти. Но это говорит о том, что пока мы усредняем белый шум, дисперсия падает (растет точность измерения), а когда розовый - дисперсия растет (точность измерения падает). Тем и хорош Аллан, что позволяет определить, когда измерительному прибору делать калибровку (сбрасывать фазу), или иначе переходить от непрерывного усреднения по времени к межинтервальному усреднению.


Усреднение по бинам было в настройках программы, в виде отдельной строчки, так и проверял. Усреднение по реализациям не включал.


Разберитесь повнимательнее. Лисона пока еще никто не опроверг, откинем в сторону пару недоказанных случаев. Ученые умы проверяли до 10 минус, не помню в какой степени, Гц эту формулу.


Выкиньте эту модель, не тратьте время.


Хорошо. Настоятельно рекомендую позаниматься с Лисоном.

По-моему, так и должно быть, если не считать мелких (это действительно могут быть внешние помехи с большой нестационарностью).
Здесь важно отдавать себе отчёт в том, что же мы действительно видим.
Кстати, длина окна у была у меня меньшей (смещение правильным), теперь ограничение отключил, вот более точные картинки с длиной окна 2^20 отсчётов и таким же смещением окон относительно друг друга.


"Дыхание" спуров даже уменьшилось.

А вот простая и удобная (мне кажется) программа для частотного анализа. Прямоугольное окно выбросил. Поиграйтесь, будет интересно.


Странный способ. Кроме шумов, присутствуют ещё и спуры, и помехи. С ними как поступать?
Ну да ладно. Предположим, посчитали (что там - мощность, эфф. амплитуду?). Что дальше?

Зачем его вычитать? Чтобы сделать вид, что генератор не дрейфует?
По-моему, здесь явное непонимание.
Девиация Аллана как раз и позволяет оценить дрейф. Только у хорошего генератора систематическая составляющая дрейфа должна отсутствовать (или, во всяком случае, быть меньше хаотической). А "вычитание дрейфа" следует производить путём создания соответствующих условий для работы генератора, и никак иначе.
Алланы как раз и позволяют оценить качество создания таких условий.

Почему фаза? Средняя частота есть она же, и ничего более.
Фазу можно посмотреть в одном из предыдущих постов.

Нет, не фликкер. Они имеют другую природу, и другую статистику.

Давайте не фантазировать, а называть вещи своими именами. У Аллана есть чёткое определение.
МСМ, данный вопрос не стоит времени, которое на него можно потратить.
Фазовые шумы в контексте данной темы меня не интересуют. Совсем.

Почему Вы делаете подобное предположение?
Думаю, на форуме едва ль найдётся много человек, насмотревшихся на Алланы поболе моего.

Исходники смотрели?
Вот как должна выглядеть оценка модуля спектра без усреднения:



Ну, и тонкая её структура гораздо сложнее той, которую Вы привели:


Простите, что был не слишком доходчив.
Лисон меня не устраивает, вследствие неполноты и неточности в интересующей меня области.
Модель пока чисто статистическая.


Интересная мысль...

Цитирую из Википедии, раздел "Average fractional frequency":

Перевожу: поскольку частота есть производная фазы по времени, то интеграл частоты можно заменить на разность фаз, без ограничения общности.

По поводу преобразования из СПМШ в вариацию также написано в Википедии, раздел "Time and frequency filter properties".

Теперь относительно Лисона. Да, в первоначальном виде формулы отсутствуют слагаемые с 1/f^4 и 1/f^2, но для 99% случаев они не нужны, более 10 лет измеряю, и если не ошибаюсь они как раз и отвечают за частотные вариации, в том числе старение. Старение Вам точно не нужно, за 10 мин не успеет.

Упрямый Вы человек, но к сожалению к истине это пока не приводит. Потом еще напишу.

При чём здесь интеграл частоты, если нужны именно средние значения на интервалах?
Вы забыли поделить на длину интервала, МСМ. Отсюда и путаница.

Это стандартный метод, применимый с известными допущениями.
В данном случае, использовать его нельзя.

У меня как раз тот случай, когда они нужны.
Об этом и написал в заголовке темы.


А что есть истина?

Пообщаться рад.
Из этой темы вынес для себя немало интересного.

ЗЫ. Наверное, забыл сказать, что генератор нужен для сохранения когерентности приёма сигнала навигационного спутника в условиях кратковременного его затенения (проезд под деревом, мостом и т.д). И ещё для других целей; тема слишком обширная, и развивать её дальше здесь не хочется.
Отсюда и такие требования.

Сообщение отредактировал Stanislav - Jan 31 2014, 14:57

Средние значения как считаются, не в дискретном, а аналитическом виде?

Свой пост выше дополнил. Забыли поделить на время.

Stanislav, открыл я первый пост и еще раз внимательно прочитал условия. Выделим ключевую фразу: "кратковременная нестабильность в течении 0,1-5,0 секунд".
Что может за это время повлиять на кварцевый генератор помимо белого шума, фликкер-шума активного элемента, трансляции этого шума на несущую частоту и его фильтрации высокой добротностью резонатора:
1) температурный дрейф
2) вибрация
3) старение
4) добавьте сами, если что-то упустил

Первый вопрос решается: при наличии достаточного количества термобарьеров и термостабилизации за 5 с уход частоты будет определяться только дрейфом самого датчика температуры. С учетом достижимой погрешности в 0.1-0.2 гр. и работе при температуре, когда ТКЧ резонатора с SC-срезом равен нулю, температурное влияние можно не рассматривать. Так, например, для Мориона ГК89А температурный уход в диапазоне 100 гр. измеряется порядком 10^-10, и это при поочередном нахождении в среде с крайними температурами в течении достаточно длительного времени.

С вибрацией вопрос был всегда краеугольным и учесть ее в модели при отсутствии априорной информации о характере воздействия крайне сложно.

Со старением проще, на частотах 5-10 МГц уход и так небольшой, а после искусственного состаривания, а именно так для ГК89А и делают, долговременный уход измеряется порядком 10^-10 в день, и также может быть исключен из рассмотрения.

За вычетом пунктов 1)-3), как ни крути, кратковременная нестабильность определяется фазовыми шумами со степенями f^-3, f^-1 и f^0. Искать ошибки в чужих программах я не собираюсь, тратить время на написание своих тем более и причин не доверять результатам измерений ведущих фирм в этой области у меня нет:

http://www.mti-milliren.com/MTIPapers/Rubi...Perf_in_260.pdf

Где-то там, ниже 0.05 Гц (20 с) возможно и начинает появляться степень 1/f^-4, но до ее влияния ой как далеко.

Всё верно. Есть ещё фактор ЭМ воздействия снаружи, но его будем минимизировать путём экранировки.

Ну, не совсем так... Ещё есть нестационарные температурные градиенты внутри корпуса прибора (сам он влагозащитный, так что ветры там гулять не будут, но энергопотребление различных узлов может меняться во времени, да и солнышко может с разных сторон приревать), внутри термостата (изменения энергопотребления компонентов) и погрешность регулятора.
Для минимизации всех факторов будут приниматься меры, это само собой. Но не героические - габариты и бюджет ограничены довольно жёстко.

А мне в Морионе сказали, что для достижения 10^-12 алланов на 1 секунде, их генераторы (с двойным термостатированием) следует поместить в закрытую коробку, дабы избежать воздействия внешних факторов (воздушных потоков и т.д), даже в помещении.
Так вот...

Совершенно верно.
Вибрации сильной не будет, но влияние ускорений будет доминирующим, я уже упоминал об этом, причём на 2 порядка большим остальных факторов.
К счастью, у нас есть ИНС. g-чувствительность кварца, таким образом, может быть скомпенсирована по данным акселерометров, а определять её возможно для каждого экземпляра устройства, так как все они проходят индивидуальную калибровку на поворотном столе.
Компенсация чисто программная, путём перенастройки NCO в приёмнике, в соответствии с предсказанным значением частоты генератора.

Да, здесь у меня похожие мысли.
Кроме того, долговременный уход мы можем измерять по эталонам навигационных спутников и компенсировать способом, упомянутым выше.
В принципе, генератор можно делать и не подстраиваемым. Начальная ошибка в 2-3 ppm не страшна, так что второе требование к нему можно снять.


У меня тоже таких причин не имеется. И Лисона, конечно, использовать буду. Собственно, Лисон и определил выбор кварцев и активных элементов. Здесь не стоит ломиться в открытую дверь.

А вот здесь нужно делать чёткое разграничение.
В одном случае, речь идёт о специально спроектированном прецизионном устройстве, в котором учтены и минимизированы изначально все мешающие факторы, что и определяет его высокую стоимость и качество.
В другом же - о создании примочки к уже существующей системе, при ограниченных возможностях такой минимизации.
Результат, конечно, будет хуже, и при моделировании я обязан это учесть. Собственно, об этом и речь.

ЗЫ. Если же Вы окажетесь правы, и статистики высоких порядков действительно не будут доминировать в заданном диапазоне - с меня хороший коньяк.

Сообщение отредактировал Stanislav - Feb 1 2014, 13:57

Не встречал, чтобы кто-то компенсировал. Как минимум 3 вектора, плюс индивидуальные конструктивные особенности. По-моемому это из области фантастики. Расскажите потом о достижениях.

Мы много делаем вещей, которые раньше никто не встречал.

Скажите, а чем g-калибровка генератора отличается, например, от g-калибровки акселерометра?

Три вектора, да. Поворотные столы имеются, собственной разработки, на производстве и в лаборатории. Технология калибровки ИНС отлажена, полностью автоматизирована и адаптирована для крупносерийного производства.
Какие сложности усматриваете?
Вопрос без подколки, сам об этом думаю.

Расскажу, но примерно год придётся подождать.