Замер фаз когерентных сигналов разных амплитуд

[nbn]

ЛАЗЕРНЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
Re: но всё равно коммерческого прибора не получится, есть "подводные камни", которые описаны в патентах (температурная зависимость и тд)

[MagicianT]

Перечитал сначала. Выскажу своё мнение, прошу извинить, если кому то покажется слишком категоричным.

Хотелось бы типа: Вопрос сдвига фазы слабого сигнала при усилении давно отработан в технике когерентного фазового радиоприема и не составляет трудностей. Приводим ряд типовых схемных решений…

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?

Как решили в приемниках? Без МК и ЦОС.

Без ЦОС нельзя. Именно ЦОС, а не АЦП само по себе, дает ответ на главный вопрос - она (ЦОС) решает фазу для сигнала не зависимо от амплитуды. Фурье без всяких альтернатив.

Тут много чего правильно написано, и квадратурные методы, SDR, фазовые детекторы на компараторах. Но, как я уже выяснил (на своём неудачном опыте), сигнал непросматривается на осцилоскопе, а это значит что никакой компаратор с элементами 2И-НЕ его не сможет измерить/детектировать. Даже если и смог бы, с 1 Мегаватным импульсом, точность 10 метров - ето просто смешно.
Нужны методы, позволяющие измерить фазу у сигнала не просто малой амплитуды, а у сигнала который скрыт в шуме с головой. То-же самое как в GPS.

Позволю себе комент на книжку из предыдущего поста.

Думаете я не глянул N книг? Там болтовня.

Это как раз про неё. На стр. 48 как не надо делать. На 58-й согласен. Но, на 51-й стр.:

Однако все перечисленные методы обладают следующими
недостатками:
– точность методов сильно снижается при измерении разности
фаз зашумленных сигналов, что особенно актуально для схем ла-
зерных фазовых дальномеров, использующих преобразование Фу-
рье; так что в некоторых случаях практически невозможно восста-
новить фазу зашумленного сигнала;
– все методы, кроме метода преобразования Фурье, не опти-
мальны при цифровой реализации.

полный бред, автор не понимает что такое Фурье. Поетому и городит БИХ, не понимая что самый лучший БИХ это и есть ФТ.

Re: но всё равно коммерческого прибора не получится, есть "подводные камни", которые описаны в патентах (температурная зависимость и тд)

Вот-вот, эти держатели патентов и печатают бредовые книжки, что еще больше вас запутать.

[intern235]

На дешевом лазере больше 10 мгц не выжать. Если его модулировать а не свет…
Я думаю пока мне хватит уровня Hello world.
Генератор, светодиод, Фотодиод, ОУ с макс усилением, компаратор, XOR, Интегратор, вольтметр. Прямоугольник =).
AD823 но цена… как когда-то целый роутер а ведь он на 2 гига.
Видимо гетеродинирование это таки очень мудрое решение. И без МК выходит тут делать нечего. Жаль нет осциллографа, с компа не сделать до 20 кгц =((.

Уберите чужую/ворованую картинку.

?

Без ЦОС нельзя.

Можно, но дорогие микросхемы ОУ ВЧ. Методов замера фазы куча. Не думаю что какой-то из них чем-то сильно лучше другого.
Как тут неоднократно советовали проще всего/дешeвле/точней гетеродинировать. Такие блок схемы и есть в инете. И откалибровать поправки на уровень сигнала\сдвиг фазы как тут неоднократно советовали. Если это вообще будет иметь смысл на НЧ.

Но, как я уже выяснил (на своём неудачном опыте), сигнал непросматривается на осцилоскопе,

никакой компаратор с элементами 2И-НЕ его не сможет измерить/детектировать. Даже если и смог бы, с 1 Мегаватным импульсом, точность 10 метров - ето просто смешно.

Нереально, вы использовали оптический усилитель? Линза или телескоп из пары линз+светофильтр (интерференционный фильтр круче). В книгах это называют Оптическая система а не просто фотодиод, полагая все параметры на совести конструктора оптики. Нет там никакого шума оптика видит фактически только пятно лазера+модуляция света+фильтр оптический+ узкая диаграмма направленности.
Еще вроде в 80 годы меряли десятки км с точностью 5 мм..правда с отражателем =).
Если вам таки не интересны фазовые, можете глянуть триангуляционные.
В журнале есть схема на больше 5000 замеров \сек.
Журнал "Схемотехника" номер 11 за 2003 год стр. 10 "Высокоскоростной лазерный дальномер" Денис Селиванов.. Если у вас уровень ПЛИС можно сделать круче. Вроде в ютубе попадался сканер 300 оборотов 300 точек\сек.
Вообще суть точности фазовых дальномеров это не насилие точности фазометра а просто увеличение частоты модуляции источника света. Вот 10 мгц... точность 1 градус а если 400?

ЛАЗЕРНЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ

Эта книга ерунда. Смотрел когда то множество книг по этой теме.
Также по фазовым дальномером мной найдены 3 самых адекватных книг по ним:
1)Маркшейдерско-геодезические приборы и инструментоведение Гусев 1958
2)Елисеев С.В. - Геодезические инструменты и приборы. Основы расчета, конструкции и особенности изготовления - М., Недра - 1973.pdf
3) Михеечев В.С. - Геодезические светодальномеры - 1979.pdf
Еще одна потерял название =( там было вроде 4 способа вариации работы только фазовых дальномеров.

[MagicianT]

MagicianT писал(а):
Без ЦОС нельзя.

Можно, но дорогие микросхемы ОУ ВЧ. Методов замера фазы куча. Не думаю что какой-то из них чем-то сильно лучше другого.

Вы опять не поняли. Дело не в методах измерения фаз, если есть два импульса, тогда и мартышка с секундомером фазу определит. Я пытаюсь обьяснить, что когда нету пульсов, сигнал/шум соотносшение отрицательное, то нет других методов кроме кореляционных (ЦОС), и Фурье самый лучший из них.
При малых уровнях, сам диод сильно шумит, и по барабану какие микросхемы потом стоят. Без жидкого азота там вообще не обойтись. Только один метод позволяет мерять с практически приемлимыми затратами. Вы же не собираетесь строить телескоп Хабла, правильно? Хотя и там используется FFT вовсю.

Нереально, вы использовали оптический усилитель? Линза или телескоп из пары линз+светофильтр (интерференционный фильтр круче). В книгах это называют Оптическая система а не просто фотодиод, полагая все параметры на совести конструктора оптики. Нет там никакого шума оптика видит фактически только пятно лазера+модуляция света+фильтр оптический+ узкая диаграмма направленности.

Да да, строить телескоп в мои планы не входило. Для карманного дальномера оптика могла бы улучшить дальность, скажем в 3-5 раз, но для этого нужно метров 10 мерить без неё, а потом уж добавлять.

Для справки, мощность убывает пропорционально квадрату расстояния. Отражённый сигнал рассеивается во все стороны, и оптика на приёмном конце погоды не делает.

[КРАМ]

Вообще суть точности фазовых дальномеров это не насилие точности фазометра а просто увеличение частоты модуляции источника света. Вот 10 мгц... точность 1 градус а если 400?

Наконец то Вы задумались над тем, что существует противоречие между однозначной дальностью и высоким разрешением...
Повышение частоты при фазовой дальнометрии приводит к ТАКОМУ ЖЕ уменьшению максимальной дальности измерений.
Потому что после 360 градусов задержки все ПОВТОРЯЕТСЯ.
Сиречь разрешение (а не точность!!! точность из другой оперы) в 1 градус даст разрешение по дальности в 1/360 ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПОДНЕСУЩЕЙ. А максимальная дальность составит ОДНУ ДЛИНУ ВОЛНЫ этой поднесущей.
Для частоты в 10 МГц дальность составит 30 м, а разрешение в 1 градус даст разрешение по дальности 30/360=8,3 см
Для частоты в 100 МГц разрешение в 1 градус даст 8,3 мм, но максимальная дальность составит только 3 метра.

[balmer]

Осцилографом, немодулированный сигнал на радио не слышно.

Слышно любым приемником, предназначенным для SSB/CW приема
Осциллограф это очень "грубый" инструмент в данном случае.

Тут много чего правильно написано, и квадратурные методы, SDR, фазовые детекторы на компараторах. Но, как я уже выяснил (на своём неудачном опыте), сигнал непросматривается на осцилоскопе, а это значит что никакой компаратор с элементами 2И-НЕ его не сможет измерить/детектировать. Даже если и смог бы, с 1 Мегаватным импульсом, точность 10 метров - ето просто смешно.
Нужны методы, позволяющие измерить фазу у сигнала не просто малой амплитуды, а у сигнала который скрыт в шуме с головой. То-же самое как в GPS.

Выскажу свое мнение. Но сначала покритикую схему приемника в статье https://geektimes.ru/post/258416/ . Любой кто делал радиоприемники начнет на нее грязно ругаться и задавать ехидные вопросы про динамический диапазон. Дело в том, что там сначала усиливается сигнал, а потом фильтруется. Т.е. сначала мы усиливаем все сигналы с эфира, а потом уже начинаем фильтровать. Если сравнивать амплитуду сигнала со ВСЕМ шумом эфира - то будет плохое отношение сигнал/шум. А вот если сначала фильтровать, а потом усиливать - будет совсем другое соотношение.

Да, я естественно за вариант с микроконтроллером, но это не значит, что нельзя все сделать в аналоге. Если сделать все "по правильному" как в приемниках прямого преобразования с телеграфным фильтром - отношение сигнал/шум будет в сотню раз лучше.

[intern235]

Вы задумались над тем

Прочитайте 3 книги по дальномерам и нам будет о чем говорить =).

Без жидкого азота там вообще не обойтись.

Да да… а лучше жидкий гелий.

строить телескоп в мои планы не входило

оптика на приёмном конце погоды не делает

сотношение сигнал/шум будет в сотню раз лучше

Тоже так думаю. Если ВЧ ОУ то дорогие сильно чего то.. но 10 мгц смешно сегодня.
В книге что я кидал вроде были вообще на кварцах гетеродинирование.. где они нашли такие кварцы рядом...Но не знаю схемотехники практически вообще. Толи это СW толи BPSK... В книгах вроде картинка BPSK. А может конкретный тип вообще на совести конструктора. Хоть QPSK.. не знаю уже запутался в них. Фактически телеграфный приемник что ли… и фильтры ПЧ 465 Кгц как любят в приемниках.

сначала мы усиливаем все сигналы с эфира, а потом уже начинаем фильтровать.

Но вы забываете что принимаем только с фотодиода. Это не антенна. И метровые провода на плате макетки это жесть, возможно они и есть антенна\ главный источник помех. Как следствие усреднение показаний фазометра из 1000 замеров к примеру. Как следствие 2 замера \сек При частотах внутри схемы вроде 160 мгц.
Если ОУ такой страшный то я предлагал полную оптическую развязку ОУ от схемы. Т.е его вход Фотодиод, питание фотоэлемент, выход оптрон или светодиод. Весь ОУ в экран, вход оптических сигналов только через металлическую сетку либо просто отверстия мелкие это же не мм волны.

[MagicianT]

Дело в том, что там сначала усиливается сигнал, а потом фильтруется. Т.е. сначала мы усиливаем все сигналы с эфира, а потом уже начинаем фильтровать. Если сравнивать амплитуду сигнала со ВСЕМ шумом эфира - то будет плохое отношение сигнал/шум. А вот если сначала фильтровать, а потом усиливать - будет совсем другое соотношение.

Всё верно. Преселектор.
Мне тоже эта мысль пришла, вплоть до кварцевого фильтра с очень узкой полосой пропускания. Но там температура будет мешать, уход рез. частоты автоматически повлечет увод фазы. А это опять вопросы калибровки, коррекции и т.д., которые в млн, раз проще решаются с микроконтролером.
В цифрах я померял 0.001 градуса на 465 кГц, что обеспечивало мм. точность, uCPU ардуино DUE.
Там возникла ещё одна проблема, при таком высоком разрешении по фазе, если провести рядом рукой то дальность прыгает на пол метра. Я понял, почему хороший диод должен быть в электостатическом экране, а вместе с ним и предусилитель. В коробочку ставил, но наводка на диодное окно всё равно была. Нужно прозрачное токопроводящее, и проще купить чем делать.
Но это уже другая тема, а что касается измерения фазы, я повторюсь - Фурье не имеет альтернатив.

[balmer]

Но вы забываете что принимаем только с фотодиода. Это не антенна.

Фотодиод это тоже "антенна", но для световых волн. И там тоже есть шум разной частоты. И его тоже надо фильтровать.

Мне тоже эта мысль пришла, вплоть до кварцевого фильтра с очень узкой полосой пропускания. Но там температура будет мешать, уход рез. частоты автоматически повлечет увод фазы.

Хотел это написать, но не хотел сразу расстраивать intern235. Да, фаза плывет от температуры. Поэтому фильтр придется делать сравнительно широкополосным. У них фаза от температуры меньше плывет. Т.е. выгоднее сделать 2 фильтра. Первый на высокой частоте (чтобы совсем много шумов не было), второй на низкой частоте (чтобы поуже была полоса пропускания).

В цифрах я померял 0.001 градуса на 465 кГц, что обеспечивало мм. точность, uCPU ардуино DUE.

А я ограничился точностью 0.01 градуса, но зато одно измерение 50 милисекунд и работает в диапазоне 10 КГц - 100 МГц.

[КРАМ]

Фотодиод это тоже "антенна", но для световых волн. И там тоже есть шум разной частоты. И его тоже надо фильтровать.

Есть шум, а есть помехи.
Проблемы (мультипликация) с динамическим диапазоном по входу (преселектором по входу) возникает не от шума, а от помех.
И помехи из эфира совсем не похожи на шумы создаваемые фотодиодом.

[intern235]

Нужно прозрачное токопроводящее, и проще купить чем делать.

На любом калькуляторе\ часах пластины стекла с проводящим покрытием готовым прозрачным. Там два покрытия между которыми ЖК кристаллы. Или например хлорид олова на стекло потом отжиг. Так наносили проводящее на стекло греть пробирки в химии. И ряд других методов на коленке.
Как странный вариант соленая вода 1 мм между двух пластин оргстекла =)).

померял 0.001 градуса на 465 кГц

Ого…Но:

суть точности фазовых дальномеров это не насилие точности фазометра а просто увеличение частоты модуляции источника света.

[MagicianT]

А я ограничился точностью 0.01 градуса, но зато одно измерение 50 милисекунд и работает в диапазоне 10 КГц - 100 МГц.

А детали?
Про свой я уже расказал, BPW34 -> 2xMCP6022 -> ДУЕ, да ещё лазер ИК 808, 1мВт.

Ого…Но:
intern235 писал(а):
суть точности фазовых дальномеров это не насилие точности фазометра а просто увеличение частоты модуляции источника света.

Извините Уважаемый, но мне всё больше кажется что в Вас вселился spybot.

[intern235]

ИК 808, 1мВт.

Зачем ИК который не видно\тяжело настраивать и вроде ослабляет обычная оптика?
1 мВт это отдельный лазер они плохо модулируются, лучше брать CD/DWD /Blue_ray они специально сделаны на ВЧ модуляцию. А еще лудше Покельса\Керра сделать. Возможно глубина модуляции нужна будет ничтожная. Первый электронный дальномер вроде в 1930 был создан именно на внешнем модуляторе Керра. Жаль нет данных как механически генерировали ВЧ. Был найден патент СССР там вроде диск вращался, скорей всего гильош машинкой нарезали зеркальный диск.

[balmer]

Про свой я уже расказал, BPW34 -> 2xMCP6022 -> ДУЕ, да ещё лазер ИК 808, 1мВт.

Ну у меня всего лишь Векторынй анализатор цепей только с конца эту тему видимо читать надо.
Основные детали SA612A + CS4272 + AD9958 + STM32F405. Понимаю, что в данном случае это жуткий overkill, но в вопросе разбираюсь немного.

[intern235]

Это не оверкил. Вопрос темы про замер фаз. А сколько в итоге замеров будет делать тот кто собирает, 1 замер\ сек или 10 млн замер \сек как лидар это личный выбор. На гиктаймс вроде какраз 160 мгц внутренний генераторы был. Но.. 2 замера\сек, причину описал многократно. Вот я спрашивал как решить проще и вообще делать правильней.

[MagicianT]

Зачем ИК который не видно\тяжело настраивать и вроде ослабляет обычная оптика?

На ИК внешний дневной свет не мешает. Темновой ток фотодиода, насколько знаю, основной источник шума. BPW34 мой не ИК, но с али выписывал диоды а прислали фототранзистор, по корпусу такой-же а частота до 10 кГц
Вобщем косяк получился. С лазером тоже кидалово, пишут 300мВт, я и думал что метров на 100 хватит, а сравнил с красной указкой - на ней гарантировано 1мW - то же самое. Кратко, оптический излучатель/приёмник в том дальномере основная проблема, если кто прочитает и повторить задумает. А фаза это как два пальца об.....
Почитайте лучше дата шит MAX3806, чем всякую хрень 30-х годов

Про свой я уже расказал, BPW34 -> 2xMCP6022 -> ДУЕ, да ещё лазер ИК 808, 1мВт.

Ну у меня всего лишь Векторынй анализатор цепей только с конца эту тему видимо читать надо.
Основные детали SA612A + CS4272 + AD9958 + STM32F405. Понимаю, что в данном случае это жуткий overkill, но в вопросе разбираюсь немного.[/quote]
Линк не открывается. Поиск на этом сайте на находит.
Но кажется я понял, как в прикрепленном доке.