Измерение длительности радиоимпульса Опции

[_Anatoliy]

Коллеги, схема такая: ADC-DDC-LPF-ABS-CMP-TIMER. Аббревиатура думаю понятна,но немного поясню. Здесь CMP - компаратор, на один вход которого подаётся сигнал с амплитудного детектора (ABS), а на другой вход подаётся некий пороговый уровень. При возникновении на входе АЦП радиоимпульса, на выходе компаратора формируется логический импульс, длительность которого можно измерить обычным таймером. Всё работает, кроме одного нюанса - измеренная длительность импульса очень сильно зависит от уровня входного сигнала. При малых уровнях она минимальна и растёт с увеличением уровня. Причина понятна - ненулевая длительность фронтов сигнала с выхода ABS. Сущёствует ли какой классический метод устранения этой погрешности? Мне удалось свести её к минимуму только применением двухпорогового компаратора, но такое решение предполагает ручную установку порогов, а хотелось бы автоматизировать процесс выработки величины порогов. Перебрал несколько вариантов, в том числе двойной компаратор в режиме мастер-слэйв(ноу хау) - улучшение есть, но желаемого результата не получил. Что посоветуете, коллеги?

[x736C]

Нельзя добавить слагаемое в виде коэффициента, зависящего от усредненной амплитуды? Из серии решений «в лоб».

[blackfin]

Коллеги, схема такая: ADC-DDC-LPF-ABS-CMP-TIMER.
...
Всё работает, кроме одного нюанса - измеренная длительность импульса очень сильно зависит от уровня входного сигнала.
...
Сущёствует ли какой классический метод устранения этой погрешности?

Существует, но он вам не понравится. Нужно в разы увеличить полосу LPF.

А зачем вам измерять длительность импульса?

[_Anatoliy]

Нельзя добавить слагаемое в виде коэффициента, зависящего от усредненной амплитуды? Из серии решений «в лоб».

К измеренному интервалу прибавить поправку? Подозреваю что эта поправка будет зависеть не только от уровня принимаемого сигнала но и от занимаемой сигналом полосы. Чем уже полоса тем более пологие фронты у импульса, следовательно тем больше погрешность.

Существует, но он вам не понравится. Нужно в разы увеличить полосу LPF.

А зачем вам измерять длительность импульса?

1). Это не факт. У меня полоса LPF 500МГц. Но ведь сам радиоимпульс будет иметь полосу меньше за счёт фильтров в передатчике. Должно быть какое то алгоритмическое решение.
2). Чтобы выполнить требование заказчика.

[des00]

посчитать мощность шума (сигнала) и сделать порог на 3дб выше него или по правилу трех сигм. ? Если можно поставить СФ на радиоимпульс, то можно считать на его выходе

[_Anatoliy]

посчитать мощность шума (сигнала) и сделать порог на 3дб выше него или по правилу трех сигм. ? Если можно поставить СФ на радиоимпульс, то можно считать на его выходе

Увы, мимо. Именно такой подход (применение однопорогового компаратора) и порождает зависимость измеренной длительности от уровня радиосигнала.

Код

         B ___________________C
       /                    \
      /                     \
     /                       \
___A/                        \D_________

Вы предлагаете установить порог над шумом, т.е. измерять интервал от точки A до D. Однако очевидно что возникает радиосигнал в точке A, а пропадает в точке С. Именно на этом интервале AC и нужно измерять длительность,т.е. применять двухпороговый компаратор. Вся проблема в том что это на картинке интервал BC выглядит ровной линией, в жизни всё гораздо хуже(особенно при многолучевом приёме).
Картинка расползается, но смысл понять можно.

[des00]

Вы предлагаете установить порог над шумом, т.е. измерять интервал от точки A до D.

нет, я предалагю сделать компаратор с адаптивным порогом, а сколько пороговый уже решать вам. измерять уровень шума в канале всега, а не только на интервале от A-D и уже от него считать порог. Вы же сами писали " а хотелось бы автоматизировать процесс выработки величины порогов".

[_Anatoliy]

нет, я предалагю сделать компаратор с адаптивным порогом, а сколько пороговый уже решать вам.

Вычислитель порога срабатывания у меня уже есть, этот порог есть функция от мощности шума. Только это никак не решает описанную мной выше зависимость измеренной длительности от уровня входного радиоимпульса.

измерять уровень шума в канале всега, а не только на интервале от A-D и уже от него считать порог.

Когда я писал об интервалах я имел ввиду измерения длительности, а не уровня шума.

Вы же сами писали " а хотелось бы автоматизировать процесс выработки величины порогов".

Это да, я забыл сказать что порог срабатывания у меня вычисляется автоматически. Проблема в величине порога отпускания. Чего я только не перепробовал...
Например был такой вариант - измерялся уровень радио сигнала и порог срабатывания и отпускания выбирался равным половине от этого уровня. Тогда при условии равенства крутизны переднего и заднего фронтов длительность строба с компаратора не должна зависеть от уровня. Не выдержало испытаний...

[_Anatoliy]

Странно, казалось бы вроде не сложный вопрос для тех кто уже ходил по этой тропинке. До меня никто и никогда не занимался измерением длительности? Свят,свят,свят...

[ViKo]

По учебникам длительность импульса измеряется на уровне 0.5 от амплитуды. Можно пиковым детектором найти амплитуду и взять от нее половину на порог компаратора.

[_Anatoliy]

По учебникам длительность импульса измеряется на уровне 0.5 от амплитуды. Можно пиковым детектором найти амплитуду и взять от нее половину на порог компаратора.

Делал я так...

измерялся уровень радио сигнала и порог срабатывания и отпускания выбирался равным половине от этого уровня. Тогда при условии равенства крутизны переднего и заднего фронтов длительность строба с компаратора не должна зависеть от уровня. Не выдержало испытаний...

Гуляет длительность от уровня процентов на 40 при измерении длительностей порядка 80...100 наносекунд.

[ViKo]

Понял. Выброс мешает. Тогда надо находить не пиковую амплитуду, а уровень после выброса.

[_Anatoliy]

Понял. Выброс мешает. Тогда надо находить не пиковую амплитуду, а уровень после выброса.

О каком выбросе речь? Вот продетектированный радиоимпульс, подаваемый с внешнего генератора с параметрами: Fc = 1600MHz, tau = 100ns. Никаких выбросов не видно.
Но если Вы заметили - крутизна переднего и заднего фронтов разная. Х.з. может это в генераторе дело? Эх, не вовремя сдох мой Ажилент, очень не вовремя...
А вот если измерять интервал между точками А и С (рисунок вверху) то на длительность фронтов можно вообще начхать. Интервал один и тот же при любом уровне.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ViKo]

Если форма импульса не зависит от его величины, то и длительность не зависит. Если порог изменяется вместе с величиной импульса. А если длительность меняется, значит, меняется форма импульса. Что тут можно сделать?

[_Anatoliy]

Если форма импульса не зависит от его величины, то и длительность не зависит. Если порог изменяется вместе с величиной импульса. А если длительность меняется, значит, меняется форма импульса. Что тут можно сделать?

Ясно что делать - изменить метод измерения. Вопрос как?

Я ведь уже нашёл точки между которыми интервал всегда равен длительности. Следовательно измерять нужно именно этот интервал. Я выше уже писал - нужен двухпороговый компаратор, но если с порогом срабатывания проблем не возникает (например как des00 предложил), то с порогом отпускания есть очевидные проблемы.

[ViKo]

Детектор сделать с более крутыми фронтами? Фронт получается регистрацией выборок с большей амплитудой, а срез? Спадает со своей постоянной времени? Каким-то образом выходит нелинейная зависимость формы импульса от амплитуды? Хотя, мне кажется, и в этом случае такого быть не должно.

[_Anatoliy]

Детектор сделать с более крутыми фронтами? Фронт получается регистрацией выборок с большей амплитудой, а срез? Спадает со своей постоянной времени? Каким-то образом выходит нелинейная зависимость формы импульса от амплитуды? Хотя, мне кажется, и в этом случае такого быть не должно.

Я обновил свой предыдущий пост, гляньте.
ссылка

[ViKo]

Хотите найти точку C? Хоть это и не по учебнику. Так же, как и точку A. От амплитудного значения отнять несколько децибел?

Мне кажется, дело не в методе измерения, а в том, что сам сигнал меняется, проходя по радиотракту. Там есть нелинейное.

[_Anatoliy]

Хотите найти точку C? Хоть это и не по учебнику. Так же, как и точку A. От амплитудного значения отнять несколько децибел?

В учебниках пишут азы, дают базовые знания. Поэтому там всегда импульсы красивые. А если радиоимпульс будет промодулирован? Будет так же легко отнять несколько децибел?Или придётся чуть-чуть "подкрутить"?

Мне кажется, дело не в методе измерения, а в том, что сам сигнал меняется, проходя по радиотракту. Там есть нелинейное.

Ясно, спасибо. Будем ещё думать.

[khach]

Старый добрый формирователь со следящим порогом? Из компаратора и линии задержки на входе?
Вернее два с разной полярностью- на фронт и срез импульса.
Учебник тут http://publ.lib.ru/ARCHIVES/M/MELESHKO_Evg...eshko_E.A..html но требует творческого переосмысления с учетом развития электроники. Глава 3.4

[_Anatoliy]

Спасибо за интересную ссылку!
Правда я уже намалевал узел из двух компараторов и линии задержки(куда ж без неё). Завтра буду тестировать. А то я сделал что в книжке описано или нет будет видно после "творческого переосмысления".

[andyp]

Правда я уже намалевал узел из двух компараторов и линии задержки(куда ж без неё). Завтра буду тестировать. А то я сделал что в книжке описано или нет будет видно после "творческого переосмысления".

По уму Вам бы среднее значение сигнала M на вершине импульса оценивать. Для детекции спада использовать порог M-th. th - это порог, который Вы для обнаружения фронта использовали.

Сообщение отредактировал andyp - Jul 17 2018, 06:29

[_Anatoliy]

По уму Вам бы среднее значение сигнала M на вершине импульса оценивать. Для детекции спада использовать порог M-th. th - это порог, который Вы для обнаружения фронта использовали.

Спасибо за желание помочь.
Делал я и так. Этот метод работает:
1). Если ширина шумовой дорожки на вершине импульса равна ширине шумовой дорожки между импульсами. Т.е. отсутствует любая модуляция.
2). У меня ситуация усугубляется ещё тем что на компаратор подаётся не сам сигнал, а его логарифм.

[andyp]

Спасибо за желание помочь.
Делал я и так. Этот метод работает:
1). Если ширина шумовой дорожки на вершине импульса равна ширине шумовой дорожки между импульсами. Т.е. отсутствует любая модуляция.

Я про случай различения двух гипотез - два нормальных распределения с одинаковой дисперсией и разными средними (одно из них - 0) и подумал.
АМ можно и нужно убить, если есть возможность, выбрав правильную полосу фильтра в детекторе после нелинейности. Т.е. в цепочке ADC-DDC-LPF-ABS-CMP-TIMER
еще одного LPF после ABS не хватает имхо.

2). У меня ситуация усугубляется ещё тем что на компаратор подаётся не сам сигнал, а его логарифм.

Известную нелинейность можно учесть при формировании порогов.

Но это я так. Разумеется, ни на чем не настаиваю.

Сообщение отредактировал andyp - Jul 18 2018, 18:31

[Карлсон]

Прошу прощения, что вмешиваюсь.
Это не поможет? Как я понимаю, используется, например, в TOF дальномерах для устранения т.н. walk error.

Или вы тут вообще не об этом?

[_Anatoliy]

Я про случай различения двух гипотез - два нормальных распределения с одинаковой дисперсией и разными средними (одно из них - 0) и подумал.

Ясно, подход чисто академический. А в жизни сигнал с антенны так сильно отличается от сигнала с ВЧ-генератора... Его коверкают всякие нехорошести.

АМ можно и нужно убить, если есть возможность, выбрав правильную полосу фильтра в детекторе после нелинейности. Т.е. в цепочке ADC-DDC-LPF-ABS-CMP-TIMER
еще одного LPF после ABS не хватает имхо.

Есть у меня фильтр после ABS, MAF 2 тапа, больший порядок приводит к искажению очень коротких импульсов. Хочу заметить что выбрать "правильную полосу фильтра" можно только зная параметры принимаемого сигнала. У меня же приёмник-обнаружитель всего что "шевелится".

[_Anatoliy]

Прошу прощения, что вмешиваюсь.
Это не поможет? Как я понимаю, используется, например, в TOF дальномерах для устранения т.н. walk error.

Или вы тут вообще не об этом?

Ну, примерно здесь речь о том, что было по приведенной выше ссылке. Идея хорошая.Только на мой взгляд всё это выглядит слишком "академически" и для применения в железе для моего случая нужно серьёзное "допиливание".

[Карлсон]

Сам не делал, коллеги использовали. Видел схему в работе, когда на вход компаратора приходил сигнал после трансимпедансного ОУ. Без неё импульс плавал из-за различной амплитуды, которая зависела от дальности. С ней вне зависимости от амплитуды импульс был одинаковый.

[_Anatoliy]

Сам не делал, коллеги использовали. Видел схему в работе, когда на вход компаратора приходил сигнал после трансимпедансного ОУ. Без неё импульс плавал из-за различной амплитуды, которая зависела от дальности. С ней вне зависимости от амплитуды импульс был одинаковый.

Ну да, мне тоже эта идея нравится больше всех тех, которые я перепробовал. Но пока не получу конкретный результат - вопрос остаётся открытым.