Měření časových intervalů založené na excitaci filtru s povrchovou akustickou vlnou

Rok: 2006

Ing. Petr Pánek, CSc.

Měření času hraje v současné technice zvlášť důležitou roli, protože měření řady veličin se převádí na měření časového intervalu. Moderní metody měření času dosahují vysokého rozlišení interpolací mezi diskrétními časovými značkami referenční časové stupnice. Měřenou událostí se spustí vhodný deterministický proces, který je pak pozorován v okamžiku časových značek. Z výsledku těchto pozorování se určí okamžik události. Klíčovým problémem návrhu časového interpolátoru je tedy nalezení mechanismu, který po spuštění generuje přesně predikovatelný proces.

Na našem pracovišti jsme vyvinuli a podrobně teoreticky analyzovali novou metodu přesného měření časových intervalů [1], která využívá jako časový interpolátor transverzální filtr s povrchovou akustickou vlnou. Tento filtr po vybuzení krátkým impulsem vygeneruje signál konečné délky, jehož spektrum je soustředěno do omezeného frekvenčního pásma. Ze vzorkovacího teorému vyplývá, že pokud se takový signál vzorkuje s vhodnou vzorkovací frekvencí, můžeme jej zcela rekonstruovat z konečného počtu vzorků. Porovnáním dvou rekonstruovaných odezev filtru pak určíme časový interval mezi budicími impulsy. Vyvinutá metoda poskytuje mimořádnou přesnost měření v poměru k periodě značek referenční časové stupnice. Při prvních experimentech bylo dosaženo přesnosti měření 25 ps rms při hodinové frekvenci 16 MHz. Z provedené analýzy vyplývá, že s využitím současné součástkové základny používané v mobilních komunikacích lze očekávat přesnost měření v řádu 0.1 ps.

1. Pánek, P.: Error Analysis and Bounds in Time Delay Estimation. IEEE Transactions on Signal Processing (v tisku, 2006)
2. Pánek, P.: Time Interval Measurement Based on SAW Filter Excitation. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (zasláno k publikaci)
3. Pánek, P.: "Random Errors in Time Interval Measurement Based on SAW Filter Excitation. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (zasláno k publikaci).