I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 9 ,   p p .   4 2 0 4 ~4 2 1 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 5 . p p 4 2 0 4 - 4216          4204       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Desig n and   i m ple m en tatio n of  t he   s ubsy ste m   subj ect   to    e m iss io n of   m ulti co m po nen h ig h - f requency  s ig na ls t o     e nsure  i ts r elia bili ty       M ila d Da nes hv a r 1 ,   Na s er   P a rhizg a r 2 ,   H o m a y o o n O ra izi 3   1 ,2 De p a rtm e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   S h iraz   B ra n c h ,   I sla m ic  A z a d   Un iv e rsity ,   S h iraz ,   Ira n   3 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   Ira n   U n iv e rsity   o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   Teh ra n Ira n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J a n   6 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   19 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   A p r   30 ,   2 0 1 9       T e le c o m m u n ica ti o n   s y ste m s,  e sp e c iall y   d ig it a o n e s,  a re   m o stl y   k n o w n   to   b e   imm u n e   to   n o ise   g iv e n   th e ir  e x ten siv e   ra n g e   o f   a p p li c a ti o n s.  T h is  stu d y   a ime d   to   in v e stig a te  th e   m e th o d a n d   to o ls  u se d   f o t h e   a n a ly sis  o m u lt ico m p o n e n sig n a ls  in p u t   to   h ig h - f re q u e n c y   d ig it a s u b sy ste m s,  in c lu d in g   th e   a n a ly sis  o f   c h a n g e in   it e lec tri c a b e h a v io r.   T h is  re se a rc h   m a in ly   f o c u se s   o n   a n a ly z in g   a   h ig h - f re q u e n c y   tele c o m m u n ica ti o n   su b sy ste m ,   re c o rd in g   th e   re su lt s,  i n v e stig a ti n g   th e   s y ste m   b e h a v io a g a in st  si g n a ls  w it h   d if fe re n a m p li tu d e a n d   p h a s e s,  d e tec ti n g   th e   re c e iv e d   sig n a ls,  a n d   m e a su rin g   th e   p h a se   d iff e r e n c e s.   T h e   stu d y   e x ten d e d   th e   m o n o - c o m p o n e n t   sig n a ls  to   m u lt i - c o m p o n e n sig n a ls  a n d   a c c u ra tel y   e x tra c ted   t h e   sta ti stica l   sig n a sp e c if ic a ti o n u sin g   a n a ly ti c   sig n a l in   th e   ti m e - f re q u e n c y   d o m a in .   T o   th is  e n d ,   a   m e th o d   w a p ro p o se d   b a se d   o n   t h e   sw it c h   m a tri x   t o   re late   th e   d if fe re n c o m p o n e n ts  a n d   p a ra m e ters ,   a n d   a lso   a   m a th e m a ti c a m o d e b a se d   o n   th e   sta te - sp a c e   e q u a ti o n wa e m p lo y e d   to   e v a lu a te  th e   n o n li n e a s y ste m   m o d e s.  G i v e n   th a th e   d e c o u p li n g   o f   m e a su re m e n p a ra m e ter s is  a   p ro b lem   to   b e   tac k led   f ro m   m u lt ip le  a sp e c ts,  th e   c o sts  a n d   tes d u ra ti o n w e re   a lso   tak e n   in to   c a lcu lati o n in   a d d it io n   to   c o n sid e ri n g   a ll   th e   d e tec ti o n   m e th o d f o in terf e re n c e   sig n a ls,  re li a b il it y   a n d   ti m e   u n d e tes t.   K ey w o r d s :   Hig h - f r eq u e n c y   s i g n al s     M o n o - co m p o n e n t   Mu ltico m p o n en t   R eliab ilit y   S u b s y s te m s   Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Naser   P ar h izg ar ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,     Sh ir az   B r an ch ,   I s la m ic  A za d   Un i v er s it y ,     Sh ir az ,   I r an   E m ail:  n aser p ar @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h d esig n   o f   h ig h - f r eq u en c y   s y s te m s   i s   co n s id er ed   an   i m p o r tan ta s k   i s   g i v e n   t h r ec en t   ad v an ce m en ts   i n   th eir   a n al y s i s .   I n   th p ast,  s y s te m s   o p er ated   at  f r eq u en cie s   n o   h i g h er   th a n   f e w   m e g ah er tz   ( MH z) ,   an d   t h eir   e f f icien c y   w as  n o a f f ec ted   b y   t h c o n f i g u r atio n   o f   ele m e n ts   a n d   tr ac k s   an d   t h eir   in ter co n n ec tio n s .   Ho w e v er ,   t o d ay ,   n e w   p h en o m e n ar li k el y   to   o cc u r   co n s id er i n g   th e   in cr ea s e   i n   s y s te m   f r eq u en c ies  u p   to   f e w   g i g ah er tz  ( GHz ) ,   s u ch   t h at  i n ap p r o p r iate  s y s te m   d e s ig n   a n d   lack   o f   k n o w led g o n   t h e   r esp e ctiv p r in cip les i n   t h is   r e g ar d   ca n   ea s il y   ca u s i n ter f er e n ce   in   t h s y s te m   p er f o r m an ce .   T h p r esen t stu d y   ai m ed   at   f in d i n g   s i g n als   af f ec t in g   t h s u b s y s te m   at  d i f f er en t   an g les.   T h p o w er   o f   t h r ec eiv ed   s i g n als   is   n o t   th s u b j ec o f   d is cu s s io n ,   b ec au s e,   in   t h at  ca s e,   th d en s it y   o f   d if f er en s i g n als  an d   th i n te n s it y   o f   ea ch   s i g n al   in   d if f er e n s it u atio n s   m u s b m ea s u r ed .   T h m o s d estr u cti v t y p o f   s i g n als  i s   t h R F   s i g n al  r ad iated   o n   t h e   s u b s y s te m   s u r f ac e.   I s h o u ld   b n o ted   th at  m ea s u r i n g   s u c h   s i g n al s   is   al w a y s   ac co m p a n ied   b y   a m b ig u itie s   d u e   to   its   u n k n o w n   n at u r an d   r a n d o m n ess .   Si g n a p r o ce s s i n g   allo w s   f o r   t h d ec o m p o s i tio n   o f   s i g n al   to   it s   d if f er e n co m p o n e n ts   b y   p r o p er   w ei g h tin g   to   s i m u late  ea ch   co m p o n en w ith   t h d esire d   d is tr ib u tio n .     T o   p r ev en an   i n cr ea s i n   t h co m p u tatio n al  iter atio n s ,   w h i ch   co n s eq u en tl y   in cr ea s e s   t h e   s i m u lat io n   ti m i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   th s u b s ystem  s u b ject  to   emis s io n   o f m u ltico m p o n e n   . . .   ( M ila d   Da n esh va r )   4205   th an al y s is   o f   s i g n al  co m p o n en ts ,   t h n u m b er   o f   m e s h e s   u s ed   in   th s u b s y s te m   w as  r ed u ce d   b y   s ep ar ati n g   th co m p o n en t s .   As  m atter   o f   f ac t,  t h co m p o n e n t s   s ep ar atio n   o f   th e   s i g n al  i s   e x p r ess i n g   an   i m p o r tan tas k   in   m u l ti - co m p o n e n s i g n al  ap p licatio n s .   I n   t h i n itial  s tate  w it h o u an y   h y p o th e s is ,   t h s i g n al  is   a n al y tic  an d   m o n o - co m p o n e n t.  I n   s ig n al   An al y tic  Me th o d s ,   w u s m o n o - co m p o n e n s i g n al s   to   d e m o n s tr ate  n on - s tatio n ar y   a n d   n o n li n ea r   s i g n als  r at h er   th a n   th Fo u r ier   tr an s f o r m   s o l u tio n s ,   s u ch   a s   f u n c tio n s   u s ed   i n   e m p ir ical  m e th o d   d ec o m p o s itio n .   Mu lt i - co m p o n en s i g n a l   an al y s is   i s   n ee d ed   ex p licit l y   to   an al y s i s   th e   s y s te m s   a f f ec ted   b y   elec tr o m a g n et ic  i n ter f er e n ce .   I n   t h ca s o f   s u c h   s i g n al s ,   i n s tead   o f   a   s in g le  s i g n a w it h   a   s p ec if ic  a m p l itu d an d   p h ase ,   m u ltip le  s i g n als  w it h   r an d o m   a m p lit u d es  an d   p h ase s   en t er   th s y s te m   an d   af f ec it s   b eh a v io r .   I n   p r ac tice,   in   m o s t   s t u d ies   an d   s i m u l atio n s   a v ailab le  in   th e   liter a t u r e,   th e   an a l y s is   i s   co n d u cted   f o r   s i n g le  s ig n al,   an d   t h r es u lts   ar t h en   e x ten d ed   to   th ac t u al  ca lcu la tio n s   [ 1 - 3 ] .   T h an al y s is   o f   t h m o n o - co m p o n e n t   e m p ir ical  s i g n al   is   p r o p o s ed   in   th e   liter at u r to   s o lv e   in ter f er en ce   p r o b lem s .   Ho w e v er ,   th co m p le x i t y   o f   s ig n al  es ti m atio n   w i ll  b in c r ea s ed .   Ob v io u s l y ,   th d e f i n i tio n   o f   t h m o n o - co m p o n e n t   s i g n al  p r o v id es  a   p ar tial  p o r tio n   o f   i n f o r m atio n .   Ho w e v er ,   w n ee d   all  th i n f o r m atio n   an d   f o r   th at  m atter   u s m u l ti - co m p o n en t   s i g n als.  I f   w e   h a v a   m o n o - co m p o n e n s i g n al,   it  p r o v id es  m et h o d   f o r   q u an tita tiv d e f in itio n s   an d   ch ar ac ter izatio n s .   W h en e v er   th co m p o n e n ts   ar ex tr ac ted ,   q u an titati v m ea s u r e m e n ts   k ee p   th co m p o n e n t s   in   o r d er ,   w h ic h   i s   co n s id er ed   in   t h s i m u latio n   o f   co m p o n en d ec o m p o s itio n   m eth o d .   T h p r o p o s ed   id ea   cr ea tes  a n   i m p o r tan p h ase  d u to   m u l t i - co m p o n e n s i g n al s .   An   o b j ec tiv o f   t h is   p ap er   is   to   p r o v id m e th o d   f o r   m ea s u r in g   co m p o n e n ts   b y   i m p le m en t in g   d ec o m p o s itio n   alg o r ith m .   Her v ar io u s   m eth o d s   ab o u co m p o n e n t   s ep ar atio n   ar d escr ib ed ,   s u c h   as  e m p ir ical  a n al y s i s   d ec o m p o s itio n   an d   lo ca d ec o m p o s itio n   al g o r ith m .     Fo r   th a n al y s i s   o f   m o n o - co m p o n en s ig n al   b y   a   d ec o m p o s itio n   al g o r ith m ,   t h in ter f er en ce   is   ac h iev ed   th r o u g h   m u lti - co m p o n e n t s ig n als [ 4 - 7 ] .   T h o th er   m et h o d s   ar b ased   o n   Gab o r   f ilter in g   an d   en er g y   s ep ar atio n ,   b u th i n ter f er e n ce   w ill  b e   e m b ed d ed   in   th s ep ar ated   co m p o n en ts .   T h tech n iq u s ep ar ates  m u lti - co m p o n en s ig n a as  n o n - s tatio n ar y   in to   n ar r o w - b a n d   co m p o n e n ts .   T h g en er al  p r e m is in   t h p ast  w a s   t h at  t h Fo u r ier   tr an s f o r m   is   i n e f f ic ien t   f o r   th n o n - s tatio n ar y   an d   n o n li n ea r   an al y s i s ,   w h ic h   is   r i g h in   m o s p ap er s .   A n   ad ap tiv tech n iq u m a y   b e   u s ed   i n   m o n o - co m p o n e n s i g n al   ap p licatio n   ac co r d in g   to   th e   f u n d a m e n tal   s o l u tio n   an a l y s i s   to   in c lu d its   ef f ec ts   f o r   n o n li n ea r   a n d   n o n - s tatio n ar y   ti m e   s eq u e n ce s .     T h Fo u r ier   s ep ar atio n   m eth o d   is   p ar tic u lar   t y p e   o f   m o n o - co m p o n e n s ig n al  s e p ar atio n .   I m a n y   p ap er s   an   a d ap tiv Fo u r ier   s ep ar atio n   m eth o d   is   p r esen ted   b ased   o n   an   en er g y   cr iter io n .   A d ap tiv e   Fo u r ier   s ep ar atio n   m et h o d   an d   it s   v ar iatio n s   lead   to   f a s s ep ar atio n   o f   f u n ctio n s   i n to   m o n o - co m p o n en ts ,   w h ic h   ca n   e x tr ac s o l u tio n   to   t h f o r m u latio n   p r o b le m   o f   a n   o p ti m al   esti m atio n   [ 8 ] .   T h m et h o d s   u s ed   in   t h ti m e - f r eq u en c y   d o m ai n   ar ex p r ess ed   b y   t w o   v ie w p o in ts p ar a m etr i c   an d   n o n - p ar a m etr ic  ti m e - f r eq u en c y   a n al y s is th f ir s f o r m   h as  s i g n al - d ep en d en p ar a m e ter s   an d   th s ec o n d   f o r m   i s   d ef i n ed   w it h o u s i g n al - d ep en d e n p ar a m eter s .   P ar am eter ized   m e th o d s   co n s id er   an   ad d itio n al   p ar am eter ized   s ig n al  w i th   th f r eq u e n c y   m o d u la ted   in f o r m atio n .   n o i s y   m u lti - co m p o n en s i g n al  ca n   b e   s h o w n   a s   t h s u m   o f   n o is a n d   s in u s o id al  f u n c tio n s ,   w h ich   i s   d ef in ed   as [ 9 ] ,     1 ( ) ( ) ( ) N lw l S t S t n t    ( 1 )     w h er n w ( t)   is   th e   Ga u s s ian   n o is w i th   m ea n =0 ,   v ar ian ce 2   an d   i s   t h n u m b er   o f   co m p o n e n t s .   I n   th e   an al y tic  th s ig n al  f o r m ,   S l ( t)   is   th L - th   co m p o n en o f   th s ig n al,   S l ( t) L 2 ( R )   an d   ca n   b e   p r esen ted   th r o u g h   th Hilb er t tr an s f o r m   th eo r y :     () 1 ( ) ( ) ( ) l N jt ln l Z t Y t e Z t    ( 2 )       w h er ev er y   i n s ta n ta n eo u s   f r eq u en c y   i s   f l =( β ' l ( t) ) /2 π.   As  Y l ( t)   is   v ar iab le  an d   v ar ies  w it h   th in s ta n ta n eo u s   f r eq u en c y   a n d   i s   co n s id er ed   to   h av e   co n s tan a m p lit u d e.   W can   u s t h p r o p er ties   o f   ( 1 ) ,   w h er N= 1 ,   th e n   th s ig n al   r ep r o d u ce s   to   m o n o - co m p o n e n t s ig n al,   t h u s   S(t) =S l ( t) +n w ( t) .   T h m o d el  o f   s i g n al  ap p lies   to   n o i s y   m u lti - co m p o n e n s ig n als  [ 1 0 ] .   B etw ee n   t h s i g n al  d ec o m p o s itio n   m et h o d s ,   th Hilb er tr an s f o r m   p la y s   e m p ir ical  m o d d ec o m p o s it io n   to   p r esen th m u lt i - co m p o n en s i g n a w ith   g r o u p   o f   f u n ctio n s .   T h Hilb er tr an s f o r m   i s   u s ed   to   co n v er th ti m d o m ai n   s ig n al  i n to   an   an al y tic  s i g n a l.  Si g n al s   ar o f ten   v ec to r s   o f   co m p le x   n u m b er s .   T h v ec to r   o f   s i m p le  s i n w a v i n   t h ti m d o m a in   co n s i s ts   o f   co m p lex   n u m b er s ,   o f   w h ic h   th p h a s is   ch a n g in g   in   ti m s er ie s   co n ce r n i n g   th m ai n   s i n w av w i th   c o n s ta n m a g n it u d e.     T h is   m et h o d   is   ap p lied   to   g et   th i n s tan ta n eo u s   p h a s la g   b e t w ee n   t w o   s i g n als.  I t s   m ai n   li m itatio n   i s   t h at  t h e   in p u s i g n al  n ee d s   to   b m o n o - co m p o n en [ 1 1 ] .   T h er ef o r e,   y o u   m a y   h av to   f ilter   o u an y   in ter f er en ce .     I is   esti m a ted   f o r   m o n o - co m p o n en s i g n als  o n l y h o w ev er ,   i is   ex te n s ib le  f o r   m u lti - co m p o n en s i g n als  u s i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   4 2 0 4   -   4216   4206   ch an g es  i n   s i g n al  co n ce p ts .   T h s p ec if icatio n   o f   m o n o - co m p o n en s i g n a ls   i n clu d es  s in g le   s in w a v es  u s i n g   th f ast   Fo u r ier   tr an s f o r m .   Fo r   th e s ti m atio n   o f   f r e q u en cie s   as   f u n ctio n s   o f   t i m e,   w e   ca n   u s e     s p ec tr o g r a m   [ 1 2 ] .   I n   s e v er al   p ap er s ,   it  is   r ef er r ed   to   T h Hilb er t - H u a n g   tr an s f o r m   t h at  i s   an   e m p ir ical   ap p r o ac h   an d   h a s   b ee n   test ed   an d   v alid ated .   I n   al m o s all   th ca s es  s t u d ied ,   th e   Hilb er t - H u an g   tr a n s f o r m   g iv e s   r es u lts   m u ch   s h ar p er   th an   a n y   o f   t h th eo r etica l   an al y s is   m et h o d s   in   ti m e - f r eq u en c y - en er g y   d em o n s tr atio n .   I n   [ 1 3 ] ,   to   d ef i n p h ase  d er i v ati v es o f   an al y ti s ig n al s   an d   n e w   t y p o f   p ar tial d er iv ativ e s   f o r   p h ase  co m p u tatio n   ( ca lled   Ha r d y - So b o lev   d er i v ati v es)  f o r   i n p u t   s i g n als   in   t h r elate d   So b o lev   s p ac es.  B ased   o n   th s t u d y   o f   s e v er al  t y p e s   o f   p h a s d er iv ati v es   an d   t h eir   c h ar ac ter izatio n ,   [ 1 3 ]   g en er all y   w o r k s   o n   th e   th r ee   s u b j ec ts :   -   E x ten d   t h s tate  b et w ee n   th e   in s ta n ta n eo u s   f r eq u e n c y   a n d   th Fo u r ier   tr an s f o r m   o f   f r eq u en c y   r esp o n s e   an d   th r elate d   o n es  f o r   in p u s ig n al s   to   th o s i n   th So b o lev   s p ac es.   -   B ased   o n   th p h ase  d er iv at i v th eo r y   an d   t h r ec en t r es u lt s   o f   p h ase  d er iv a tiv e s ,   th t h eo r et ical  s tr u ct u r o f   th m i n i m u m   p h a s an d   all - p ass   f il ter s   ar estab lis h ed .   B o th   th co n ti n u o u s   a n d   d is cr ete  s ig n al s   t y p es  ar co n s id er ed .     -   T o   s tu d y   p ar tial  t y p o f   ti m e - f r eq u e n c y   f u n ctio n   s u itab l f o r   m o n o - co m p o n e n t,  ca lle d   tr an s ie n t i m e - f r eq u en c y   d is tr ib u tio n .   Fo r   m u lti - co m p o n en ts ,   w n ee d   s o m e   s u p p le m e n tar y   s t u d y   [ 1 4 ] .   T h p r esen s tu d y   atte m p ted   t o   d ev elo p   m et h o d   f o r   s i m u l t an eo u s   a s s e s s m e n o f   m u ltip le   s ig n als  s o   th at  to   in cr ea s t h e f f icien c y   th r o u g h   m u lt i - co m p o n en s ig n als  a n d   u s i n g   s i g n al  m o d elin g .   Ne w   co m p o n en t s   m a y   b ad d ed   to   th s ig n al  wh en   e x p o s ed   to   an y   i n ter f er e n ce .   T h m o n o - co m p o n en s i g n al  an al y s i s   is   n o a n   o p tio n   an d   th c u r r en tl y   co m m o n   m et h o d s ,   s u ch   a s   an al y tic   s ig n al  m o d elin g ,   s h o u ld   b u s ed   f o r   th en v elo p e,   p h ase,   an d   in s ta n tan eo u s   f r eq u en c y   ca lc u latio n s .   Mo r eo v er ,   en v elo p d etec to r s   an d   i m p le m en tatio n s   o f   p h ase   d etec to r s   w er e   u s ed   to   d eter m i n t h u n k n o w n   s ig n al  p a r a m eter s   a n d   s ep ar ate  an d   d eter m i n t h s ig n al   p h ase s   ar e n ter i n g   t h s y s te m   [ 1 5 ,   1 6 ] .   W s tu d y   m u lti - c o m p o n en t   s i g n als  f o r   a n al y t ic   s i g n al s   m o d elin g .   Un li k th S in ,   C o s ,   an d   s in g l e - p u l s f u n c tio n s ,   w h ic h   ar b o u n d ed   in   o n d o m ai n   an d   u n b o u n d ed   in   an o th er   ( f r o m   d u r atio n   p er s p ec tiv e) ,   th Gau s s ian   f u n cti o n   is   lo ca li ze d   in   b o th   ti m a n d   f r eq u e n c y   d o m ain s .   A d d itio n al l y ,   d u to   it s   in f i n ite  d if f er e n tiab ilit y ,   t h Gau s s ian   f u n ctio n   an d   it s   Fo u r ier   tr an s f o r m   w er u s ed   i n   th ca lcu la tio n s   g i v e n   th e ir   m o r s tr ai g h tf o r w ar d   an al y tical  ap p licatio n s   co m p ar ed   to   o th e p u r p o s es.  I n   s p ec tr al  co m p u ta tio n s ,   | S( w ) | 2   d e n o tes  t h p o w er   s p ec tr u m ,   w h ic h   d ef i n es  th s i g n al  p o w er   at   d if f er e n f r eq u e n cies   an d   is   ex ten s i v el y   e m p lo y ed   i n   a n al y tic  s i g n al   ca lc u latio n s .   I n   o t h er   w o r d s ,   | S( w ) | 2   r ep r esen ts   th d i s tr ib u tio n   o f   s ig n a en e r g y   i n   th f r eq u e n c y   d o m ai n .   Fo r   s ec u r co m p u tati o n   in   t h f r eq u e n c y   d o m ai n ,   w u s t h Fo u r ier   tr an s f o r m .   Dete cti n g   s ig n al s   th a af f ec d i f f er e n s u b s y s te m s   a d if f er en an g les  is   o f   s p ec ial  i m p o r tan ce   in   th e   d esig n   o f   h i g h - f r eq u e n c y   s y s te m s ,   w h ic h   is   w h y   s i g n al  d etec tio n   h as  b ee n   ex ten s i v el y   d is c u s s ed   in   th e   liter atu r e.   Sig n al  d etec tio n   is   d ata  an al y s i s   m et h o d   f o r   d ec is io n - m a k i n g   p r o b lem s   i n v o lv i n g   u n ce r tai n t y   ( n o is e)   [ 2 ,   6 ,   1 2 ] .   T h s w itch   m atr ix   co n tai n i n g   all  in f o r m at io n   ab o u t h s ig n al  w a s   u s ed   i n   t h is   s t u d y   to   p r esen n e w   s o l u tio n .   W e m p lo y ed   th is   m atr i x   w i th   p r o p er   w ei g h t   p er ce n tag i n   n   tes ts   to   an al y z d if f er e n t sce n ar io s .       2.   SI M UL AT I O O F   S I G NAL   Giv e n   th at  t h Fo u r ier   tr an s f o r m   is   a n   i m p r o p er   i n teg r al   an d   b ased   o n   th W ien er - Kh i n tch in e   th eo r e m ,   t h s i g n al  p o w er   is   o b tain ed   u s i n g   th a u to co r r elatio n   f u n ct io n :     2 ( ) ( ) jw s S w r e d      ( 3 )     w h er r s ( ζ )   is   t h s ig n al  a u to c o r r elatio n   f u n ctio n .   Si m u latio n   o f   t h s ig n al s   in p u to   t h s u b s y s te m   i n   t h ti m an d   f r eq u e n c y   d o m ai n s   ar d em o n s tr ated   in   Fi g u r es 1 ,   2 ,   an d   3 .   Fro m   m at h e m atica p er s p ec tiv e,   u n iq u s i g n al  ca n   b ex p an d ed   in   a n   in f i n ite  n u m b e r   o f   w a y s ,   w h ic h   is   a m o n g   th a m b i g u iti es  f ac ed   i n   t h f ield   o f   s i g n al   an al y s i s .   T h s i g n al s   c h ec k - i n   ti m d o m ai n   a n d   u s r es u lt s   in   t h f r eq u e n c y   d o m ai n   [ 1 6 ] .     ( ) ( ) c o s ( ( ) ) s t y t P t   ( 4 )       w h er y ( t)   is   t h a m p lit u d m o d u latio n ,   an d   P ( t)   is   p h ase  m o d u latio n .   T h ex i s tin g   s ig n a ls   i n   n a t u r ar e   m o d eled   u s i n g   ( 4 ) ,   m ea n i n g   th at  th eir   a m p lit u d es  a n d   p h ase s   ch a n g w it h   t i m e.   Ho w e v er ,   n at u r d o es   s ep ar atel y   p r o v id u s   w it h   t h e   s i g n al   a m p l itu d y ( t)   a n d   p h a s P ( t) .   I n s tead ,   t h le f t - h an d   s id o f   th e   eq u atio n   is   k n o w n ,   w h ich   leav e s   u s   w it h   t h q u e s tio n   o f   h o w   to   d ete r m i n y ( t)   a n d   φ( t)   s u c h   t h at  t h co n s id er ed   s i g n a f o r m s   t h r ea p ar o f   th co m p lex   s ig n al,   o r   in   o th er   w o r d s ,   h o w   to   d eter m i n th co m p lex   p ar s u ch   t h at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   th s u b s ystem  s u b ject  to   emis s io n   o f m u ltico m p o n e n   . . .   ( M ila d   Da n esh va r )   4207   S r +j S i   ar co m b in ed (   th e   an al y tic  s ig n al s   an a l y s is   ca s e) .   A s   o n o f   t h s o lu t io n s ,   t h Hil b er m et h o d   ca n   b e   in co r p o r ated   w it h   t h co m p le x   f o r m   o f   t h s i g n al  [ 1 7 ] .     () ( ) ( ) . jt ri S t Y t e S j S   ( 5 )     ( ) c o s ( ( ) ) r S Y t t   ( 6 )             Fig u r 1 .   R an d o m   s ig n al  i n   ti m d o m ai n       Fig u r 2 .   An al y tical  s i g n al  i n   ti m d o m ain           Fig u r 3 .   Fas t Fo u r ier   tr an s f o r m   o f   t h an al y tical  s i g n al  i n   th f r eq u e n c y   r a n g e       A lt h o u g h   t h r ea p ar o f   t h co m p lex   s i g n a is   o u r   co n s id er ed   s ig n al  ( y ( t) co s ( P ( t) ) ) ,   th r ea l   a m p lit u d an d   p h a s ar n o t n ec ess ar il y   t h o n e s   i n   t h is   r ea l   p ar t,  w h ich   is   s i n ce   t h s o l u tio n   to   t h p r o b le m   is   n o u n iq u e.   B y   n o r m alizi n g   th s ig n a en er g y   ( i.e . 2 ( ) 1 s E s t d t      ) ,   th ter m   | s ( t) | 2   ca n   b co n s id er ed   as  p r o b ab ilit y   d en s it y   f u n ctio n   ( p d f ) ,   th r o u g h   w h ich   t h s tati s tical  s p ec if icatio n s   o f   th s ig n al  in clu d i n g   m ea n ,   v ar ian ce ,   a n d   h i g h er - o r d er   m o m en ts   ca n   b ex tr ac ted .     2 : ( ) M e a n t M s t d t   ( 7 )       w h er M   r ep r esen ts   t h ce n te r   o f   g r av it y   o f   t h e   en er g y   i n   a   ti m d o m ai n .   T h e x p an s io n   is   ca lc u lated   u s i n g   v ar ian ce :     2 2 2 t tM   ( 8 )       An al y s i s   o f   s i g n a ls   in   t h f r e q u en c y   d o m a in   d u to   Fo u r ie r   T r an s f o r m   ap p licatio n   is   co n s id er ab l y   m o r co m f o r tab le  co m p ar ed   to   ti m d o m ain   [ 1 8 ,   1 9 ] .   C o r r esp o n d in g   to   th ti m d o m ai n   m o d el  p r esen ted   ea r lier   ( () ( ) ( ) jt s t Y t e ) ,   th f r eq u e n c y   m o d el   f o r   th s i g n a l is ex p r es s ed   as  f o llo w s :     () ( ) ( ) jw S w C w e   ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   4 2 0 4   -   4216   4208   w h er C ( w )   is   s p ec tr al  a m p lit u d e,   an d   ψ( w )   i s   th s p ec tr al  p h ase.   A   s i g n al  n o r m a lized   in   th ti m d o m ai n   i s   also   n o r m al ized   in   t h f r eq u e n c y   d o m ai n .   He n ce ,   w m a y   ca lcu late  t h m ea n   f r eq u en c y   < w a n d   t h v ar ia n ce 2 () w   in   th f r eq u e n c y   d o m ai n .   No t th at  in   t h f r eq u en c y   d o m ai n ,   v ar ian ce   r ep r esen t s   th e   b an d w id t h .     2 () w Q w s w d w   ( 1 0 )     2 2 2 w wQ   ( 1 1 )       W m a y   n o b ab le  to   ca lcu late  th Fo u r ier   tr an s f o r m   f o r   all  s ig n al s   an d   ex tr ac th eir   s tatis t ical  s p ec if icatio n s .   T h is   m ea n s   t h at  S(t)   is   i n itiall y   r eq u ir ed   to   d eter m i n a n d 2 w   o r   t h e   v ar ia n ce   o f   t h f r eq u en c y   d o m ai n .   T h Fo u r ie r   tr an s f o r m   d o es n o t a p p l y   to   all  s ig n al s w d ef i n ed   o u r   o b j e ctiv to   ex tr ac t t h e   s tatis t ical  s p ec i f icatio n s   f r o m   th ti m s i g n al s   a n d   s i g n al  co m p o n en ts .   s r   d en o tes   r ea k n o w n   s i g n al,   a n d   w ai m   to   d eter m i n s i .     () 2 ( ) ( ) () ( ) ( ) jt ri i r r i i Z t s js Y t e s s s s t w t Y       ( 1 2 )       w h er φ ' ( t)   is   i n s tan ta n eo u s   f r eq u en c y ,   t h i m a g i n ar y   p ar ( s i )   ca n   b d eter m i n ed   w it h   An al y tic  m et h o d .   I n   th is   m eth o d ,   an   an a l y t ic  f o r m   is   co n s id er ed   f o r   t h s ig n al.   T h m eth o d   i s   b ased   o n   t h is   p r o ce s s   th s p ec tr al   f r eq u en c y   o f   co m p lex   s i g n al s   b ec o m es  e ith er   ze r o   o r   th s a m as  t h r ea s i g n al  s p ec tr u m   f o r   p o s iti v an d   n eg at iv f r eq u en c ies,  r esp ec tiv el y .   I n   th s i m u latio n   f o r   s p ec tr u m   p o w er   an al y s is ,   we  u s th an a l y t ic     m et h o d   [ 2 0 ,   2 1 ] .   I n   F ig u r 4   s h o w s   th co m p r i s io n   o f   p o w e r   s p ec tr al  d en s it y   s i m u latio n   f o r   tw o   o r ig i n al  an d   Hilb er t t y p es.           Fig u r 4 .   P o w er   s p ec tr al  d en s i t y         Giv e n   ,   s in ce   ( | S( w ) | )   i s   ev en ,   its   s ec o n d   p o w er   is   a ls o   ev en   ( | S( w ) | 2 ) .   Ho w e v er ,   w   is   o d d ,   y ield in g   t h at  th e x p r ess io n   2 | ( ) | w S w d w   is   ze r o .   T h er ef o r e,   n o   in f o r m atio n   is   av ai lab le  o n   t h m ea n   f r eq u en c y ,   an d   t h is   r elatio n   al w a y s   p r o d u ce s   ze r o   f o r   r ea l sig n al s ,   w h ich   i s   also   tr u f o r   all  o d d   m o m e n t u m s :     1 0 : 1 : , , , . . . w o d d F i r s t T h i r d F i f t h m o m e n t u m s   ( 1 3 )     T h an al y tic  s ig n al  is   t h e n   e m p lo y ed   to   s i g n i f y   th r ea s ig n al.   I n   o th er   w o r d s ,   b y   d eter m i n in g   Z ( t) ,   th en v elo p an d   p h ase  c h ar ac ter is tics   ar o b tain ed   w ith   n o   a m b ig u itie s   ( d eter m i n in g   th in s tan tan eo u s   f r eq u en c y ) .   I t sh o u ld   b n o ted   th at  an   a n al y tic  s i g n al  is   r elate d   to   th Hilb er t tr an s f o r m   as  f o llo w s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   th s u b s ystem  s u b ject  to   emis s io n   o f m u ltico m p o n e n   . . .   ( M ila d   Da n esh va r )   4209   0 2 ( ) ( ) 2 j w t Z t S w e d w   ( 1 4 )       I n   th ca s o f   an   a n al y tic  s i g n al,   th in v er s Fo u r ier   tr an s f o r m   is   ap p lied   to   th o n e - s id ed   s p ec tr u m   o f   S ( w )   s ig n al,   a n d   t h r es u lti n g   e x p r ess io n   is   th e n   m u ltip lied   b y   t wo   s o   th at   t h r elatio n   Z ( t) =s r +j s i   h o ld s   r ea l,  a n d   n o   co ef f ic ien t s   ar in v o lv ed .     1 1 1 () ( ) ( ) H i l b e r t T r a n s f o r m s j Z t s t d t       ( 1 5 )       T h p a r am eter   j   w as  o m i tted   in   th Hilb er tr an s f o r m   s in ce   o u r   o b j ec tiv w as  to   f in d   Z ( t ) =S i +S w h er s i   is   th i m a g i n ar y   p ar o b tain ed   b y   t h Hilb er tr an s f o r m .   So   f ar ,   th an al y tic  s i g n al,   an d   th en   t h Hilb er tr an s f o r m   w a s   d is cu s s ed ,   an d   o u r   o b jectiv is   to   s h o w   Z ( w )   is   th s a m a s   S( w )   f o r   p o s iti v f r eq u en c ies  ( i.e . ,   o n e - s id ed   s p ec tr u m ) .   B y   s tar ti n g   f r o m   t h Z ( t)   d ef in ed   ea r lie r :     1 11 0 2 ( ) ( ) 2 j w t Z t S w e d w   ( 1 6 )     11 1 1 1 1 1 00 1 ( ) ( ) 2 ( ) 2 ( ) ( ) 2 ww Z w S w w w d w S w w w d w      ( 1 7 )       T h in teg r al  o f   u n it  i m p u l s f u n ct io n   i s   eq u al  to   o n g iv e n   th at  t h i n teg r atio n   in ter v al  i n clu d es  t h i m p u l s e.   T h er ef o r e,   w n ee d   to   d eter m i n w h et h er   t h u n it  i m p u l s o cc u r s   b ef o r o r   af ter   ze r o .     0 , 0 () 2 ( ) , 0 w Zw S w w   ( 1 8 )       As n o ted ,   th r ea l si g n al  s p ec t r u m   b ec o m e s   an al y tic  f o r   p o s itiv f r eq u en c y .     2 1 () n w Z w d w E   ( 1 9 )       I n   an   an al y tic  s i g n al,   in   ad d iti o n   to   th en v elo p e,   p h ase,   an d   in s ta n ta n eo u s   f r eq u en c y ,   th ce n tr al  m o m en t u m s   o r   m o m e n ts   s h o u ld   b d eter m i n ed .   I n   th Fig u r e s   5 ,   6 ,   an d   7 ,   th s i m u la tio n   o f   s i g n al  i m a g i n ar y   p ar s ep ar atio n   is   u s ed   f o r   s tati s tica ch ar ac ter izatio n   b y   t h Hilb e r t tr an s f o r m .           Fig u r 5 .   Hilb er t tr an s f o r m   o f   s ig n al    in   ti m d o m ai n       Fig u r 6 .   Fas t Fo u r ier   tr an s f o r m   o f   t h Hilb er tr an s f o r m   o f   s ig n al  i n   f r eq u en c y   d o m ai n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   4 2 0 4   -   4216   4210       Fig u r 7 .   Hilb er t f u n ctio n   f o r   co m p ar is o n   o f   r ea l a n d   i m ag in ar y   s i g n al s   in   t i m d o m a in       3.   P RO P O SE M E T H O F O I DE N T I F I CA T I O O F   M O NO   AND  M UL T I - CO M P O NE NT   SI G NA L S   s i g n al  i s   s aid   to   b m o n o - co m p o n e n i n   ca s th e   d is tr ib u tio n   o f   e n er g y   at  a   g iv en   ti m e   is   co n ce n tr ated   ar o u n d   s i n g le  f r eq u en c y   a n d ,   o n   th o th er   h an d ,   if   th d is tr ib u tio n   i s   ce n t er ed   ar o u n d   t w o   o r   m o r e   f r eq u e n cie s ,   t h s i g n al  is   o f   m u lt i - co m p o n en t y p e.   T h is   m ea n s   th a o u r   p at h   cr o s s es   f r o m   t h ti m e - f r eq u en c y   d o m ai n   f o r   co m p o n en ts   a n al y s i s .     2 * 2 1 1 ( ) 1 ( ) . ( ) ( ) () ( ) . ( ) bb b d s t Q s t d t t s t d t E j d t E st Y t d t t E         ( 2 0 )       S(t)   is   co m p o s ed   o f   co m p o n en t s .   I n   g e n er al  ca s e,   w m a y   w r ite:     1 () () 1 ( ) ( ) ( ) M jt jt l l s t Y t e a t e    ( 2 1 )     1 1 () ( ) ( ) ( ) M M l dt t a t t dt      ( 2 2 )       3 . 1 .   Chec k   t he  re lia bil it y   o f   t he  s ub s y s t e m   a f f ec t ed  by   t he  inte rf er ence   I n ter f er en ce s   ar clas s if ied   in to   t w o   t y p e s ,   n a m el y   co n d u c tiv a n d   r ad iated   ty p e s ,   w ith   th latte r   ap p ea r in g   in   h i g h - f r eq u en c y   t elec o m m u n icatio n   s y s te m s .   Ma n y   e n g in ee r s   an d   d esi g n er s   m a y   b eliev t h eir   s y s te m   u s u al l y   o p er ates  w it h i n   t h co n s id er ed   r an g w h ile  n eg lecti n g   th f ac t t h at  t h s y s t e m   m a y   b p r o n to   f au lts   u n d etec tab le  b y   u s .   T h is   ca n   n eg at iv el y   a f f ec t s y s te m   p er f o r m a n ce   i n   t h lo n g   r u n   a n d   ca u s t h s y s te m   to   p r o d u ce   cr itical  o u tp u t s   u n d er   r ea l - w o r ld   e n v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T h er ef o r e,   s y s te m   r eliab ilit y   i s   a m o n g   th f ac to r s   an al y s is   to   en s u r th s tab ili t y   o f   th s y s t e m .   T o   ex a m i n s y s te m   r eliab ili t y ,   th m ea n   ti m e   b et w ee n   f ail u r es  ( MT B F)  o f   t w o   o r   m o r s i g n al s   is   ca lc u lat ed ,   an d   th f au lt  to ler ab ilit y   o f   th s y s te m   i n   th e   p r esen ce   o f   i n ter f er e n ce   is   d e ter m i n ed .   I n   o th er   w o r d s ,   th ab ilit y   o f   th s y s te m   to   co n ti n u i ts   o p er atio n   i n   th p r esen ce   o f   i n ter f er e n c w it h o u ex p er ie n cin g   a n y   h ar d w ar o r   s o f t w ar f a u lts   is   e x a m in ed .     T h r eliab ilit y   o f   t h s u b s y s te m   u n d er   test i n g   is   o b tai n ed   d ep en d in g   o n   t h co m p le x it y   l ev el,   en v ir o n m e n tal   co n d itio n s ,   an d   o p er atin g   ti m e .   I n   T ab le  1   s h o w s   th e   Fail u r e   r ate  an d   co m p le x it y   ca lc u lati o n s   i n   s u b s y s te m   u n d er   test i n g   f o r   eig h s u b s y s t e m s .     T ab le  1 .   Failu r r ate  an d   co m p lex it y   ca lcu latio n s   in   s u b s y s t e m   u n d er   test i n g   F a i l u r e   R a t e   k )   C o mp l e x i t y   ( C ' k )   O v e r a l l   R a t e   ( W ' k   )   En v i r o me n t a l   C o n d i t i o n   (r' 4 )   O p e r a t i o n   T i me   ( r ' 3 )   T e c h n o l o g y   (r' 2 )   S p r e a d   (r' 1 )   S u b sy st e m   5 0 . 9 6 9 6 7 7 3 9   0 . 0 9 9 3 6 9 1   3 7 8   7   3   6   3   A   8 7 . 3 7 6 5 8 9 8 1   0 . 1 7 0 3 4 7   6 4 8   4   9   3   6   B   6 7 . 4 2 0 2 0 8 1 9   0 . 1 3 1 4 4 0 6   5 0 0   5   4   5   5   C   8 0 . 9 0 4 2 4 9 8 2   0 . 1 5 7 7 2 8 7   6 0 0   5   10   6   2   D   1 4 . 5 6 2 7 6 4 9 7   0 . 0 2 8 3 9 1 2   1 0 8   3   9   4   1   E   1 2 9 . 4 4 6 7 9 9 7   0 . 2 5 2 3 6 5 9   9 6 0   8   6   5   4   F   2 8 . 3 1 6 4 8 7 4 4   0 . 0 5 5 2 0 5   2 1 0   7   5   3   2   G   5 3 . 9 3 6 1 6 6 5 5   0 . 1 0 5 1 5 2 5   4 0 0   10   5   8   1   H   5 1 2 . 9 3 2 9 4 3 9   1   3 8 0 4           T o t a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   th s u b s ystem  s u b ject  to   emis s io n   o f m u ltico m p o n e n   . . .   ( M ila d   Da n esh va r )   4211   I n   th e   tab le  2   s h o w s   t h R elia b ilit y   ca lc u latio n s   i n   s u b s y s t e m   u n d er   tes tin g   w i th   u s ed   co m p o n en ts   f o r   d if f er e n t q u a n titi e s .     T ab le  2 .   R eliab ilit y   ca lcu latio n s   i n   s u b s y s te m   u n d er   test i n g   w it h   u s ed   co m p o n en t s   I t e m   Q T Y   M T B F   ( H r s)   [ F r o t h e   M a n u f a c t u r e r ]   ( 1 / H r s)   Ef f e c t i v e   ( 1 / H r s)   T   ( H r s)   R ( t )   ( R e l i a b i l i t y )   R S 2 3 2   T r a n sce i v e r   1   2 2 9 0 0 0 0 0 0 0   4 . 3 6 6 8 1 E - 10   4 . 3 6 6 8 1 E - 10   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 9 9 5 6 3 3 3   4   b i t   v o l t a g e   t r a n s .   1   9 6 6 1 0 0 0 0 0   1 . 0 3 5 0 9 E - 09   1 . 0 3 5 0 9 E - 09   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 9 8 9 6 4 9 6   3 . 3 V   r e g u l a t o r   1   1 3 4 0 0 0 0 0 0 0   7 . 4 6 2 6 9 E - 10   7 . 4 6 2 6 9 E - 10   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 9 9 2 5 3 7 6   D i o d e   1   9 8 0 3 9 2 1 5   1 . 0 2 E - 08   1 . 0 2 E - 08   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 8 9 8 0 5 2 0   T r a n si st o r s   2   3 7 0 3 7 0 3 7 0   2 . 7 E - 09   5 . 4 E - 09   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 9 4 6 0 1 4 6   R e si st o r s   10   2 7 0 2 7 0 2 7 0   3 . 7 E - 09   3 . 7 E - 08   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 6 3 0 6 8 3 7   C a p a c i t o r s   15   2 6 8 3 1 2 3 1 5 5   3 . 7 2 E - 10   5 . 5 9 0 5 E - 09   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 9 4 4 1 1 0 6   S u m   31   8 0 1 7 9 0 3 0 1 0   1 . 9 1 9 0 7 E - 08   6 . 0 4 8 5 E - 08   1 0 0 0 0 0   0 . 9 9 3 9 7 7 3 5 5 3 2 0 3       3 . 2 .   P ro po s ed  M et ho d f o r   P ra c t ica l Si m ula t io n   Her e,   is   p r o p o s ed   p r ac tica w a y   f o r   f a u lt  d ata  an al y s i s   an d   in p u s ig n al s   to   th s u b s y s te m .   C o llectio n   o f   f a u lt   d ata  f r o m   an   elec tr o n ic  s y s te m   h elp s   t o   en s u r t h s y s te m   r eliab ili t y   d u r i n g   it s   d es ig n .   A c h ie v in g   h i g h - e f f icie n c y   r el iab ilit y   i s   i m p o s s ib le  w it h o u t   co llectin g ,   an al y zi n g ,   a n d   u s in g   th ac q u is i tiv e   d ata  d u r in g   th e   test i n g   a n d   p er f o r m an ce   o f   t h s y s te m .   I n   F ig u r es  8   a n d   9   s h o w   P r ac tic al  id en ti f icatio n   o f   f au lt d ata  in   t h u n f av o u r ab le  an d   f a v o r ab le  ca s to   g o o d   an d   b ad   c o n d itio n s .           Fig u r 8 .   P r ac tical  id en tif icati o n   o f   f a u lt d ata  in   t h u n f a v o r ab le  ca s e       Fig u r 9 .   P r ac tical  id en tif icati o n   o f   f a u lt d ata  in   f av o r ab le  ca s e       3 . 3 .   Det ec t io n o f   t he  ph a s diff er ence   bet w ee n t wo   s ig na ls   T h is   m et h o d   ai m s   to   d etec an d   m ea s u r th r ea p h a s d if f e r en ce   b et w ee n   t h s i g n als  w i t h   d if f er en p h ases   a n d   a m p lit u d es  in p u to   s u b s y s te m   u n d er   test in g .   No te  th at  th d etec tio n   o f   t h p h ase  d if f er en ce   b et w ee n   t w o   s i g n als  ca n   b ex ten d ed   to   m u ltip le  s i g n a l s .   I n   th is   m et h o d   is   u s ed   f r o m   m icr o co n tr o ller   in ter r u p tio n   to   d eter m i n ze r o - cr o s s i n g   o f   t h s i g n al   u n d e r   test i n g .   W h en   t h s i g n al  b e co m e s   g r ea ter   t h an   ze r o   in   t h p o s iti v h alf - c y cl e,   th co m p ar ato r   cir cu it  p r o d u ce s   p u ls a s   t h o u tp u t.   T h en ,   b y   p as s in g   th r o u g h   d if f er en tia to r ,   th m o m e n at  w h ich   t h s ig n al  j u m p s   f r o m   ze r o   to   a   p o s itiv lev e is   ex tr ac ted   f r o m   th w a v e f o r m   a n d   r ep o r ted   t o   th m icr o co n tr o ller ,   w h ic h   tr ig g er s   an   in ter r u p tio n   i n   t h m icr o co n tr o ller ,   d u r in g   w h ic h   th co n s id er ed   ti m er   i s   ac t iv ated .   W h en   t h s ec o n d   s i g n a r ea ch e s   th e   ze r o - cr o s s i n g   m o m e n t,     s ec o n d   in ter r u p tio n   p r o ce d u r is   ex ec u ted   w h ic h   s to p s   th e   ti m er .   T h n u m b er   co u n ted   b y   th ti m er   is   u s ed   as  th e   cr iter io n   to   d eter m in t h ti m d i f f er e n ce   b et w ee n   t wo   s ig n als  a s p ec i f ic  m o m en t .   I n   th e   p r o ce s s in g   p r o ce d u r e,   g iv e n   t h s ig n al   p er io d ,   th p h ase   d if f er e n ce   i s   ca lcu la ted   in   r ad ian .   Fo r   d eter m i n t h p h ase   d if f er e n ce   b et w ee n   t w o   s ig n al s   w i th   ar b itra r y   f r eq u e n cies,  t h s i g n al  p er io d   s h o u ld   b n ec ess ar il y   m ea s u r ed   in   th f ir s t p lace .   I n   F ig u r 8   s h o w s   t h Me as u r in g   t h p h ase   d if f er e n ce   b et w ee n   t w o   s i g n al s   w ith   id e n tical    d is tr ib u tio n   e n ter i n g   s u b s y s t e m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 9   :   4 2 0 4   -   4216   4212       Fig u r 1 0 .   Me asu r in g   t h p h as d if f er e n ce   b et w ee n   t w o   s i g n als  w it h   id en tical    d is tr ib u tio n   e n ter i n g   s u b s y s t e m       T h ab ilit y   to   m ea s u r t h p h a s d if f er en ce   b et w ee n   t w o   a u t o - r an g s i g n als   w it h   a n   i n p u a m p lit u d e   o f   1 0 0   m a n d   p r ec is io n   o f   1   d eg r ee   is   r eq u ir ed .   T o   th is   en d ,   th s m all  i n p u s ig n al  s h o u ld   b a m p lifie d   in   th f ir s t   s ta g e.   T h t w o   i n p u t   s ig n al s ,   as  d e m o n s tr ated ,   ar t h en   tr an s f o r m ed   in to   s q u ar w a v es,  s u c h   t h at   th e   s ig n al  ed g e s   ar f u l l y   s h ar p en ed   u s in g   t h Sch m i tt  T r ig g er   u n i t.  T h p r ep a r ed   s ig n als  ar e   th en   tr a n s m itted   to   th d i g ital   u n it   to   e x tr ac t h e   p h ase   in f o r m a tio n .   I n   t h e   d ig ital   u n it,   th e   p h a s d i f f er e n c b et w ee n   th e   t w o   s ig n al s   is   tr a n s f o r m ed   in to   a   s q u ar w av t h r o u g h   XOR,  a n d   th ar ea   u n d er   th s ig n al  cu r v i s   ca lcu lated   u s i n g   th i n teg r ato r .   T h r esu lti n g   a n alo g   v alu i s   co n v e r ted   in to   d ig ital  v alu a n d   tr an s f er r ed   to   th e   m icr o co n tr o ller   u n it  f o r   p r o ce s s i n g .   Ult i m a tel y ,   t h p h ase   d if f er e n ce   b et w ee n   th t w o   o r   m o r s ig n al s   is   d is p la y ed   o n   t h liq u id   cr y s tal  d is p la y   ( L C D) .   A   p h ase   d etec to r   cir cu it  u s i n g   XO R   g ate  is   s h o w n   i n          Fig u r 11.           Fig u r 1 1 .   P h ase  d etec to r   u s in g   XOR       I n   th s y n c h r o n izatio n   o r   p h ase  lo ck in g   m o d e,   th p h a s d if f er en ce   b et w ee n   t h o s cillat o r   o u tp u an d   th e   r ef er e n ce   s ig n al  i s   z er o   o r   v er y   s m all.   I n   t h ca s o f   t h p h a s d i f f er en ce   i n c r ea s es,  t h co n tr o l   m ec h a n i s m   m a n ip u lates  th o s cillato r   s u c h   t h at  t h e r r o r   is   m in i m ized .   I n   th is   p h a s c o n tr o m ec h an i s m ,     th o u tp u s ig n al   is   lo c k ed   o n   t h r ef er e n ce   s ig n al  p h ase.   I n   s o m o f   th e   p h ase   lo ck   l o o p   ( P L L ) ,   v o ltag e   co n tr o lled   o s cillato r   ( VC O)   is   u s ed   i n s tead   o f   t h cu r r en t   co n tr o lled   o s cillato r   ( C C O) ,   in   w h ic h   c ase  t h e   p h ase  d etec to r   o u tp u is   co n tr o lled   cu r r en s o u r ce .   Ho w ev er ,   s i m ilar   p er f o r m a n ce   o b tain ed   in   b o th   ca s es.   P r o p o r tio n al  d er iv ativ ( P D)   i s   r esp o n s ib le  f o r   co m p ar i n g   t h p h ases   o f   t h o u tp u a n d   th r ef er en ce   s ig n al s .   T h P r elatio n   is   p r o p o r ti o n al  to   th p h ase  d i f f er e n ce   w it h i n   s p ec if ied   i n ter v al.   T h o u tp u s ig n al   p r o d u ce d   b y   t h e   P is   co m p o s ed   o f   a   d co m p o n e n a n d   an   u n d e s ir ab le  ac   co m p o n en t   th at   is   eli m i n ated   u s i n g   u s u a ll y   f ir s t - d e g r ee   lo w - p ass   f i lter .   T h 7 4 HC 4 0 4 6   I C   is   o f   P L L   t y p e,   t h XO R   g ate  o f   w h ic h   w a s   u s ed   i n   o u r   ca s e.   I n   t h p h a s s h i f ter   b lo ck ,   t h p h ase  d i f f er en ce   b et w ee n   t h t w o   s i g n a ls   is   g e n er ated   an d   ap p lied   to   th I C .   T h f u n ct io n   o f   an   XO R   g ate  i s   v er y   s i m i lar   to   li n ea r   m u lt ip lier .   I n   t h i s   m eth o d ,   t h p h a s e   d if f er e n ce   b e t w ee n   t w o   o r   m o r s ig n al s   is   tr an s f o r m ed   i n to   s q u ar w a v u s i n g   XO R ,   a n d   th ar ea   u n d er   t h e   s ig n al  c u r v i s   ca lcu la ted   u s i n g   a n   i n teg r ato r .   T h en ,   b y   c o n v er ti n g   t h o b tain ed   a n alo g   v al u to   d ig ita l   v alu e,   t h m icr o co n tr o ller   u n it  ca r r ies  o n   th p r o ce s s i n g   o p er atio n s   an d   ca lcu lates  th e   p h ase  d if f er e n ce .   I n   F ig u r 1 2   s h o w s   t h C alc u l atio n   o f   p h ase  d i f f er en ce   u s i n g   XOR  g ate  f o r   t w o   s i g n als   [ 2 1 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   th s u b s ystem  s u b ject  to   emis s io n   o f m u ltico m p o n e n   . . .   ( M ila d   Da n esh va r )   421 3       Fig u r 1 2 .   C alcu latio n   o f   p h as d if f er e n ce   u s in g   XO R   g ate   [ 2 1 ]       I n   F ig u r 1 3   s h o w s   th b lo ck   d iag r a m   o f   t h e   s y s te m   u s ed   f o r   m ea s u r i n g   t h p h ase  d if f er e n ce   b et w ee n   t w o   s i g n al s   in p u t to   t h s u b s y s te m .           Fig u r 1 3 .   T h o v er all  b lo ck   d iag r a m   o f   th s y s te m   u s ed   f o r   m ea s u r in g   t h p h ase  d i f f er en c b et w ee n   t w o   s ig n al s   in p u t to   th s u b s y s te m   ( ex ten d ab le  to   n   s i g n als)       3 . 4 .   P ro po s ed  Alg o rit h m     Her e,   an   alg o r ith m   w as  p r o p o s ed   b ased   o n   th s w i tch   m atr i x   to   r elate   th d if f er e n co m p o n en t s   an d   p ar am eter s .   T h s w itc h   m at r ix   m et h o d   ac tu all y ,   is   u s e d   in   co m m u n icatio n   s y s t e m   f o r   p ar a m eter   m ea s u r e m e n co n n ec t s   d ev i ce   o n   ce r tain   r o w   to   s ig n a o n   p ar ticu lar   co lu m n .   T h e r ar m o r s i g n a ls   th an   d ev ice s .   T h n u m b er   o f   r o w s   a n d   co lu m n s   N   d ef i n e s   t h s ize   o f   t h m atr i x   as   M * N.   B y   co n v en tio n ,   r o w s   ar lis ted   b ef o r co lu m n s .   T h is   m eth o d   is   u s ed   f o u r   d if f er e n s it u atio n s   f o r   ex a m p le  s ig n al,   s u p p l y ,   co n n ec tio n ,   an d   B N C   co n n ec t io n   f ield   Ma tr ices   th a is   s h o w n   i n   Fig u r 1 4   an d   b y   r elati o n   o f   d i f f er en p ar ts ,   w ca n   co m p u te  m o r in f o r m a tio n   ab o u p ar a m eter s   r es u lt s .   A   m atr i x   th at  a llo w s   e v er y   i n p u to   b co n n ec te d   to   s ep ar ate  o u tp u i s   d esc r ib ed   as  n o n - b lo ck i n g   a n d   c an   b v er y   h e lp f u i n   co m p l ex   co m m u n icatio n   s y s te m s .   I n   Fi g u r 1 5   s h o w s   th s w itc h   m atr i x   d e m o n s t r atio n   f o r   m u ltip le  m o d es  u s in g   f o u r   d if f er en t   s itu a tio n s   f o r   e x a m p le  s i g n al,   s u p p l y ,   co n n ec tio n ,   a n d   B NC   co n n ec tio n   f ie ld   Ma tr ices   [ 2 0 ] .   I n   th s o f t w ar e   d esig n ,   w u s d if f er en m o d es  f o r   co n n ec tio n s   t h at  ev e r y   r elatio n s h ip   b et w ee n   s it u atio n s   ca lled   R ela y .   s T o   r elate   th d if f er en t c o m p o n en t s   an d   p ar a m eter s   i s   cr ea te d   b y   3 5   m o d es th at  ar s h o w n   in   Fi g u r 1 6 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.