Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

balmer писал(а):Ладно, понятно что без микроконтроллеров хотите обойтись.
Да не помню я ничего про них. Мучал 100 лет назад в AVR Studio 8 битные на ASM и С++ делал мелкие проги моделил но так и бросил ничего не спаяв =).
balmer писал(а):работает до частоты в несколько сотен килогерц
Да этоже фотореле.. только микруху нужно подобрать на логике ВЧ и все.
Ох не хватит меня курить МК с нуля. Лазер модулировать из схемы через ключ. Вот только интегратор непонятно какие емкости. Читали прошлый пост как делали там? Может человек мерял километры? =). А может он напрямую светил в фотодиод но как это.. А может импульсы запускали ждущий генератор который и наполнял интегратор? Не подскажете простой фильтр с настройкой на частоту наверно это LC или RC.

Т.е. получается нужно сделать фотореле с ОУ чтобы реагировало только на модулированный лазер а выход на вольтметр. Это будет модель простейшего лазерного дальномера.

Изображение
Разная амплитуда сигнала с фотодиода будет приводить к колебанию фронта импульса “Принятый” из-за нелинейности ОУ. Например лазер идет по черной или белой поверхности при одинаковой разности фаз на самом деле. Что будет приводить к колебанию Разность фаз(зеленый).Как это убрать или ослабить в ОУ просто и без калибровки? И скорей всего зависимость нелинейная. Может есть давно известные приемы?

Сделал анимацию и увидел =). Как сделать лог1 по заднему фронту а не по переднему?
Это что то наподобие RS триггеров + еще логика. Не могу понять, может это другие триггеры готовые? Вот и не будет нелинейности без всяких полиномов и калибровок, всей схеме не уберет но это основная ошибка.
Реклама
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение balmer »

intern235 писал(а):Разная амплитуда сигнала с фотодиода будет приводить к колебанию фронта импульса “Принятый” из-за нелинейности ОУ.
ОУ для формирования прямоугольных импульсов нельзя применять. Они должны работать на линейном участке диапазона. Желательно применять АРУ для этого. Есть специальные типы ОУ - называются компараторы, вот после них фронт импульсов будет отличный.

PS: Остальное сами. Нарисуете схемку - будем обсуждать.
Реклама
intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

http://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/dy11.shtml
ИЛИ на выход приемника, второй вход ИЛИ от генератора модулирующего VD1 через ключ. Вот и будет:
intern235 писал(а): “Когда мне лет двадцать назад надо было решить подобную задачу, я поступил следующим образом.
Луч светодиода, промодулированный меандром, направлял на измеряемый объект, а фотодиодом снимал полезный сигнал. Дальность определялась по смещению фронта зондирующего и отражённого импульсов, несложно догадаться, что пропорциональность прямая, и для этого измерения достаточно двух элементов И-НЕ, и простейшего интегратора на двух деталях. Дальность отображалась стрелочным прибором.”
pixar
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 314
Зарегистрирован: Чт ноя 29, 2012 08:27:22

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение pixar »

В книгах фазовый метод один из самых древних, как тогда решался вопрос слабого сигнала? Первоначально я ищю простой способ как это решали в радиоприеме и ничего не найдено. Может я напутал с вопросом? Вообще каша…
Скольник и есть самая древняя книга . PIC процессоры тогда были настольные типа DEC , а АRM - напольные типа IBM360. Так что народ сильно не умничал. Решали подачей пилы на АРУ - чем дальше цель тем больше усиление.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25352
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение КРАМ »

pixar писал(а):чем дальше цель тем больше усиление.
Это можно делать для импульсного зондирования.
Для измерения дальности непрерывным методом такой вариант не годится.
Дальность слишком мала, чтобы говорить о ВАРУ в приемном тракте. Сама амплитудная модуляция сигнала с такой скоростью даст на выходе спектр, пересекающийся со спектром отраженного сигнала. Разделить их - задача весьма технически затратная.
Реклама
pixar
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 314
Зарегистрирован: Чт ноя 29, 2012 08:27:22

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение pixar »

Всё усложняете, мне кажется. Сигнал CW 10 мгц. Арy его подстроит до уровня , скажем , 1 вольт перед фазовым детектором. По напряжению ару определяется Ку и связанный с ним калиброваный паразитный сдвиг фазы, чего тс и добивается. В принципе, на 10 МГц можно взять прибор по-приличнее, где дифф. фаза пренебрежимо мала, и голову не забивать.
Реклама
intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

Есть два сигнала с постоянной разностью фаз на самом деле. Одному изменяться амплитуда.
В итоге ОУ с АРУ вносит разную задержку в сигнал в зависимости от силы входного.

В итоге разность фаз постоянна физически. А схема показывает колебания только изза разной амплитуды слабого сигнала. Что приведет к неправильному моменту срабатывания компараторов т.е сдвигу или даже изменению длинны импульса.

Разность фаз постоянна физически.
Меняется амплитуда слабого сигнала которая проходит фотодиод-ОУ с АРУ-компаратор.
Изображение
Как это устраняют? Может вообще аппаратно на логике? ОУ сдвигает весь сигнал или изменяет время начало фронта как в анимации 1?Может ли слабый не постоянный по силе оптический сигнал запрещать работу ОУ и давать правильный спад принятого сигнала как в анимации 1?

В дальномере с хабра решали это постоянным усилением ОУ и корректировкой амплитуды слабого сигнала заслонкой с серво подгоняя его под амплитуду эталонного чтобы компараторы правильно работали.
pixar
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 314
Зарегистрирован: Чт ноя 29, 2012 08:27:22

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение pixar »

Как это устраняют?
1. Калибровкой амплитудно-фазовой характеристики приёмника. Если погрешность постоянна и известна, ее можно учесть.
2. Использованием качественного усилителя , не вносящего существенной ошибки.
Спойлерчоторжу уже.
intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

А в аналоговой как решали? Вот радиоприемник есть Опорный...как решали? Никаких ЦОС небыло.
pixar
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 314
Зарегистрирован: Чт ноя 29, 2012 08:27:22

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение pixar »

ну, если Вам невесело становится от слова ЦОС, то могу сказать, что слово "Операцонный усилитель" - от слова операция : сложение, вычитание, умножение, корни квадратные и тп. Ракеты на них летали.
Кусочно линейная аппроскимация делается на ОУ и наборе диодов- резисторов. На проце, конечно, проще, но, если религия не позволяет... Извините за подколки.
По сути вопроса - Вам трудно понять, о чём здесь все говорят, по одной причине. Вы нарисовали себе красивую картинку с прямоугольниками и пытаетесь понять где там фаза и как её победить.
А в жизни таких сигналов не бывает - есть фронты, есть полоса приёмника, которая эти фронты затянет так, что мама не узнает, есть ещё затяжка от температура. Потом Вы эту неопределенную амплитуду и затянутые фронты кидаете на компаратор, всё это называете "фаза" и пытаетесь узнать - где правда. Все это не так работает.
Все, кто имел дело с реальными сигналами, рассказывают здесь Вам про здесь непрерывный синус. Уберите свою красивую картинку, нарисуте два синуса и прочитайте всё с первой страницы - сразу станет проще.
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение balmer »

intern235 писал(а):Как это устраняют?
jitter устраняют усреднением. Вот та RC цепочка, которая стоит после фазового детектора - она и усредняет.
intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

pixar писал(а):если религия не позволяет... Извините за подколки.
Какая религия? Какие подколки? Я просто не знаю как проще\ правильней сделать хотя бы простую модель попробовать из пары микросхем аппаратных. Усложнить можно всегда. Пару человек пробовало на макете и наверно осциллографе и столкнулись со сдвигом фаз в ОУ. Вон даже на квадратурным синхронном гетеродинировании не получилось а ведь там ЦОС. https://geektimes.ru/post/258416/
“изменение амплитуды принятого сигнала приводит к изменению фазовых сдвигов в усилителе, и следовательно, к дополнительным ошибкам.”
Пытаюсь найти как это решали проще и аппаратно.
В другом посте говорят нужно смотреть переход через ноль фазометр, но это только в ЦОС можно будет так т.к. разные амплитуды если постоянный Ку в ОУ. И разные амплитуды дадут погрешность при квантовании АЦП не резиновый.
Если мерять аналогово фазу всеравно нужны равные амплитуды а значит АРУ а значит сдвиг фаз =).

Не может быть чтобы не было аппаратного решения, какой смысл в ЦОС вообще если неправильный АЦП при разной амплитуде входного? Или единственный вариант это гетеродинирование синусов до НЧ и ЦОС усреднение и т.д. и \или быстрый ОУ с нарастанием побольше?

Хотелось бы сделать макетик из нескольких деталей а не сразу на контроллере с синтезаторами частот.

А если ставить АРУ то сдвигает фазу Принятый.Зато компараторы аппаратные и фазометр. А зачем синус если нет гетеродинирования? Цифровой же проще. И передавать лог1 лог0 больше ничего. Так я спрашиваю как убирают эту затяжку аппаратно. Зачем ЦОС для 10 мгц АМ? Кажется избыточно.

Нет ли микросхем с АЦП в которым не важна разность амплитуд?
Амплитудно-фазовая характеристика, как уменьшить зависимость сдвига фазы в усилителе с АРУ от амплитуды слабого?
pixar
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 314
Зарегистрирован: Чт ноя 29, 2012 08:27:22

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение pixar »

А если ставить АРУ то сдвигает фазу
ну и что ? Вы ведь знаете - на сколько ваш тракт сдвинет фазу при конкретно вот таком усилении ? вот и вычитайте.
Цифровой же проще
не проще. Вы ж , небось, хотите наносекунды ловить ? цифровой тракт вам настоле красиво нарисует , но в реале даст малопредсказyемую погрешность от front skew . А с чистым синусом без гармоник - всё компенсируется.
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение balmer »

intern235 писал(а):Вон даже на квадратурным синхронном гетеродинировании не получилось а ведь там ЦОС. https://geektimes.ru/post/258416/
Использовать ADC в качестве смесителя (причем чуть ли не на десятой гармонике) это конечно сильномогучее джедайство, но о качестве получаемого результата можно забыть. Отдельный смеситель улучшит результаты во много раз.

И да, вначале стати на geektimes автор приводит нормальную структурную схему, как надо делать.

PS: Кстати посоветую книгу Поляков "Радиолюбителям о технике прямого преобразования" там очень простой язык. А всякие фазовые вопросы очень хорошо изложены.
intern235
Открыл глаза
Сообщения: 75
Зарегистрирован: Пт мар 04, 2011 21:54:30

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение intern235 »

pixar писал(а):знаете - на сколько ваш тракт сдвинет фазу при конкретно вот таком усилении
Как решили в приемниках? Без МК и ЦОС.
balmer писал(а):вначале стати на geektimes автор приводит нормальную структурную схему, как надо делать.
То теория. Таких схем в каждой книге. А практика ниже. Выходит дальномеры пытаются сделать нубы а спецам не интересно.
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение balmer »

А какую вы практику хотите? Вот например есть у меня самодельный VNA. Он умеет определять длинну проводов с точностью лучше 0.1 мм (за счет определения как раз фазы). Если подцепить на TX канал светодиод с усилителем, а на RX канал - фотоприемник, будет определять расстояние с аналогичной точностью. Он даже Open Source Правда еще доделывать и доделывать.
Аватара пользователя
MagicianT
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 383
Зарегистрирован: Вс янв 31, 2016 18:04:39
Откуда: Montreal

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение MagicianT »

Все, кто имел дело с реальными сигналами, рассказывают здесь Вам про здесь непрерывный синус. Уберите свою красивую картинку, нарисуте два синуса и прочитайте всё с первой страницы - сразу станет проще.
Уберите чужую/ворованую картинку.
Использовать ADC в качестве смесителя (причем чуть ли не на десятой гармонике) это конечно сильномогучее джедайство, но о качестве получаемого результата можно забыть. Отдельный смеситель улучшит результаты во много раз.
Не согласен. АЦП прекрасный конвертер, а дополнительный только больше исказит сигнал.

Пробовал сделать подобный дальномер, проблема вовсе не в измерении фазы, а соотношении сигнал шум.
Отраженный сигнал очень слаб, нужно накачивать лазер - что не безопасно (если только Вы не на поле боя), или использовать лавинные фотодиоды, которых у меня не оказалось. Забросил. Кому нужен дальномер на 2м?

P.S. На схеме с гиктайма неправильно выбран резистор питания ФД, 100к с емкостью самого диода, 10 МГц никак не пропустят.
Аватара пользователя
balmer
Это не хвост, это антенна
Сообщения: 1433
Зарегистрирован: Вс дек 02, 2012 03:13:48
Откуда: Калининград

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение balmer »

MagicianT писал(а):Пробовал сделать подобный дальномер, проблема вовсе не в измерении фазы, а соотношении сигнал шум.
О! Практик. А можно поподробнее. Какая частота сигнала у вас? Какая скорость сэмплирования у ADC? Пробовали хорошо усиленный сигнал смотреть осциллографом или слушать через радиоприемник?
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25352
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение КРАМ »

balmer писал(а):Какая скорость сэмплирования у ADC?
Частота семплирования для SDR прямого преобразования составляет 4 частоты приема. Для 10 МГц - 40 МГц.
Но можно и стробоскопом семплировать с переменным в 1/4 периода интервалом, тогда частота семплирования примерно будет равна частоте приема.
Только антиалиасинговый фильтр нужно правильно посчитать.
Я нынче все свои устройства делаю как SDR. И фильтры не нужно настраивать и повторяемость результатов 100%.
Аватара пользователя
MagicianT
Потрогал лапой паяльник
Сообщения: 383
Зарегистрирован: Вс янв 31, 2016 18:04:39
Откуда: Montreal

Re: Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

Сообщение MagicianT »

balmer писал(а):
MagicianT писал(а):Пробовал сделать подобный дальномер, проблема вовсе не в измерении фазы, а соотношении сигнал шум.
О! Практик. А можно поподробнее. Какая частота сигнала у вас? Какая скорость сэмплирования у ADC? Пробовали хорошо усиленный сигнал смотреть осциллографом или слушать через радиоприемник?
А Вы я вижу теоретик. Задавать вопросы к делу не относящиеся.
465 кГц.
1 МГц.
Осцилографом, немодулированный сигнал на радио не слышно.
4-х каскадныи усилитель на 2-х малошумных MCP6022, Ку - 10000х, отраженка вообще не просматривается, >2m.
Диод BPW34
Ответить

Вернуться в «Измерения»