Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств

Рассмотрена модель аппаратной части частотно-фазовых измерительных систем, ориентированных на использование в лазерных измерителях расстояний, перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы опр...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
1. Verfasser:	Зайцев, Е.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2013
Schriftenreihe:	Технічна електродинаміка
Schlagworte:	Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100762
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств / Е.А. Зайцев // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 6. — С. 82-87. — Бібліогр.: 9 назв. — pос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100762
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1007622016-05-27T03:02:54Z Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств Зайцев, Е.А. Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці Рассмотрена модель аппаратной части частотно-фазовых измерительных систем, ориентированных на использование в лазерных измерителях расстояний, перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей обработкой в цифровом сигнальном процессоре (ЦСП). Разработана модель преобразовательных процессов в среде графического программирования NI LabView при использовании компонентов NI Multisim. Определена погрешность, вносимая перемножающими устройствами (смесителями) на основе двухзатворных полевых транзисторов Розглянуто модель апаратної частини частотно-фазових вимірювальних систем, орієнтованих на використання в лазерних вимірювачах відстаней, переміщень і параметрів вібрацій. Напруга лазерного випромінювача формується за допомогою цифрового синтезатора частоти, а інформативні параметри системи визначаються в результаті перемножування напруг досліджуваного сигналу і гетеродина з подальшою обробкою в цифровому сигнальному процесорі (ЦСП). Розроблено модель перетворювальних процесів в середовищі графічного програмування NI LabView при використанні компонентів NI Multisim. Визначена похибка, яка вноситься перемножувальними при- строями (змішувачами) на основі двoзатворного польового транзистора. In paper described is a model of hardware component of a frequency-phase measuring systems meant to be used in distance, shifts and vibration parameters laser gauges. Laser emitter voltage is generated using a digital frequency synthesizer, and informative parameters of the system are determined by multiplying the voltage of the investigated signal and heterodyne with the following digital editing in the digital signal processor (DSP). In the proposed system as in any FMCW(phase type) system the evaluation of the frequency of it's output signal by continuous step change og modulation frequency is made. Developed a model transforming processes in visual programming language NI Lab-View has been developed of using NI Multisim components. The simulation mixing schemes based on dual-gate MOSFET. Proposed way of increasing the performance of FMCW system by using of the proposed schemes mixers. Defined the value of the error through the multiplicator devices (mixers) based on dual-gate MOSFET. 2013 Article Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств / Е.А. Зайцев // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 6. — С. 82-87. — Бібліогр.: 9 назв. — pос. 1607-7970 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100762 621.317 ru Технічна електродинаміка Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці
spellingShingle	Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці Зайцев, Е.А. Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств Технічна електродинаміка
description	Рассмотрена модель аппаратной части частотно-фазовых измерительных систем, ориентированных на использование в лазерных измерителях расстояний, перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры системы определяются в результате перемножения напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей обработкой в цифровом сигнальном процессоре (ЦСП). Разработана модель преобразовательных процессов в среде графического программирования NI LabView при использовании компонентов NI Multisim. Определена погрешность, вносимая перемножающими устройствами (смесителями) на основе двухзатворных полевых транзисторов
format	Article
author	Зайцев, Е.А.
author_facet	Зайцев, Е.А.
author_sort	Зайцев, Е.А.
title	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
title_short	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
title_full	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
title_fullStr	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
title_full_unstemmed	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
title_sort	анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Інформаційно-вимірювальні системи в електроенергетиці
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100762
citation_txt	Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств / Е.А. Зайцев // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 6. — С. 82-87. — Бібліогр.: 9 назв. — pос.
series	Технічна електродинаміка
work_keys_str_mv	AT zajcevea analizpogrešnostičastotnofazovyhizmeritelʹnyhsistemsučetomharakteristikperemnožaûŝihsâustrojstv
first_indexed	2025-07-07T09:20:07Z
last_indexed	2025-07-07T09:20:07Z
_version_	1836979331883073536
fulltext	82 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 УДК 621.317 АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕМНОЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Е.А.Зайцев, канд.техн.наук Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина. e-mail:zaitsev@i.ua Рассмотрена модель аппаратной части частотно-фазовых измерительных систем, ориентированных на ис- пользование в лазерных измерителях расстояний, перемещений и параметров вибраций. Напряжение лазерного излучателя формируется с помощью цифрового синтезатора частоты, а информативные параметры систе- мы определяются в результате перемножения напряжений исследуемого сигнала и гетеродина с последующей обработкой в цифровом сигнальном процессоре (ЦСП). Разработана модель преобразовательных процессов в среде графического программирования NI LabView при использовании компонентов NI Multisim. Определена по- грешность, вносимая перемножающими устройствами (смесителями) на основе двухзатворных полевых тран- зисторов. Библ. 9, рис. 4. Ключевые слова: лазер, синтезатор частоты, частотная модуляция, расстояние, смеситель. За последние 10 лет в связи с прогрессом в изготовлении полупроводниковых лазеров быстро расширяются области использования систем бесконтактного измерения линейных перемещений, па- раметров вибраций и расстояний. К таким областям можно отнести крупногабаритное машинострое- ние, авиастроение, строительство специальных инженерных сооружений, в металлургической про- мышленности при контроле профиля поверхности конвертеров и ковшей и др. Выпускаемые в настоящее время лазерные дальномеры и профилометры можно подразделить на следующие большие группы по способу использования лазерного излучения: интерферометриче- ские, фазовые и частотно-фазовые, а также импульсные системы. Сопоставить их эффективность можно по двум характеристикам: точности и дальности. Интерферометры обладают максимальной точностью, соизмеримой с длиной волны оптического излучения. Дальность действия таких интер- ферометров минимальна и ограничена сотнями длин оптических волн. Импульсные дальномеры об- ладают большой дальностью действия, но минимальной точностью. Фазовые дальномеры занимают промежуточное положение по обоим критериям. Применение фазовых дальномеров позволяет реали- зовать высокую скорость измерительно-диагностических операций, высокую точность измерения, а также бесконтактную работу от диффузно-отражающих объектов [3]. Однако на результат измерений в фазовых дальномерах может существенное влияние оказывать гармоническая помеха промежуточ- ной частоты, обусловленная "паразитными" отражениями света (бликами) от конструктивных эле- ментов оптической системы дальномера, а также взаимовлияние электрических частей измерительно- го и опорного каналов [1]. Возрастание уровня этой помехи приводит к увеличению случайной со- ставляющей погрешности и времени измерения [2]. В частотно-фазовых (ЧФ) измерительных систе- мах, в отличие от фазовых, влияние бликов практически не сказывается на общем быстродействии и разрешающей способности, что достигается за счет использования широкополосных зондирующих сигналов [9]. Также существенным преимуществом ЧФ-систем является возможность их применения в "радарном" режиме, т.е. при наличии нескольких отражающих поверхностей [5]. Кроме того, при измерении формы диффузионно-преломляющих поверхностей появляется возможность оценки ха- рактера дефекта, угла наклона поверхностей, наличия выпуклостей, впадин, и т.п., а также определе- ния расстояния до объекта и удаленное наблюдение за ним. Необходимость в таких измерениях воз- никает не только в упомянутых выше областях, но и в случае выделения объектов наблюдения (цели) из окружающего фона. Например, из последних сведений такие работы проводятся в энтомологии при наблюдении за миграциями насекомых [8], в морской навигации при определении движения лед- ников [7] и др. Для решения этих и подобных задач наиболее перспективными являются лазерные ЧФ измерительные системы. Целью данной работы является оценка погрешности, вносимой перемножающими устройст- вами (смесителями), входящими в состав звеньев измерительных преобразователей ЧФ-систем. Для © Зайцев Е.А., 2013 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 83 достижения поставленной цели рассмотрим алгоритм работы и обобщенную структурную схему ла- зерной ЧФ измерительной системы (рис. 1). На схеме приняты следующие условные обозначения: ПЛИ – полупроводниковый лазерный излучатель; УСЧ – управляемый синтезатор частоты; ФП1 и ФП2 – фотоприемники; ПЗ1 и ПЗ2 – полупрозрачные зеркала; ФРЦ – фазорасщепляющая цепочка; СМ1 и СМ2 – смесители; К – коммутатор; АТТ – аттенюатор; АЦП – аналого-цифровой преобразова- тель напряжения; ЦСП – цифровой сигнальный процессор; ПК – персональный компьютер; Об – объектив; КО – контролируемый диффузно-отражающий объект. Принцип работы ЧФ-системы следующий: модулированное лазерное излучение ПЛИ через полупрозрачные зеркала ПЗ1, ПЗ2 и объектив Об направляется на контролируемый объект КО и ФП2 опорного канала. Отразившись от КО, световое излучение через Об направляется с помощью ПЗ2 на фотоприемник ФП1. Частота модуляции ПЛИ определяется выходным напряжением УСЧ, устанавливаемым циф- ровым кодом. Последний поступает на управляющие входы УСЧ из регистра памяти цифрового сиг- нального процессора ЦСП. Изменение частоты модуляции имеет ступенчатый характер. При этом текущее значение частоты модуляции ( )Mf j , изменяющееся в диапазоне 22…90 МГц, можно пред- ставить в виде 0( )Mf j f f j= + Δ ⋅ , (1) где 0f – начальное значение частоты модуляции, 0f =22 МГц; fΔ – шаг перестройки частоты моду- ляции; j – целое число, 1...j m= . В свою очередь 0 /m T t= Δ – целое число, где 0T – временной ин- тервал, соответствующий длительности цикла изменения ( )Mf j ; tΔ – временной интервал, опреде- ляющий в частотно-фазовых системах время ступени заданной частоты модуляции [1,7]. Выходные электрические сигналы фотоприемников ФП1 и ФП2 определяются выражениями ( ) ( )( )ФП1 д 1 д дsin 2m M kU i t U f i t i tπ ϕΔ = Δ + Δ , ( ) ( )ФП2 д 2 дsin 2m MU i t U f i tπΔ = Δ , где 1mU и 2mU – амплитудные значения напряжений ФП1 и ФП2 соответственно; эk Lϕ π λ= 2 / – фазо- вый сдвиг отраженного от объекта сигнала при заданной частоте модуляции Mf ; L – измеряемое рас- стояние; эλ =с/2fМ – длина волны модулирующего напряжения Mf , где с – скорость света, 3 10 м/сс = ⋅ ; дtΔ – временной интервал дискретизации исследуемых электрических сигналов; i – це- лое число, 1...i n= , где д/n t t= Δ Δ – целое число. Напряжение ФП1U , соответствующее измеряемому сигналу, поступает на один из входов каж- дого из смесителей СМ1 и СМ2. На вторые входы этих смесителей подается напряжение ФП2U , ис- пользуемое в качестве опорного (гетеродинного) сигнала, причем на входы смесителей СМ1 и СМ2 напряжение подается через фазорасщепляющую цепочку ФРЦ, обеспечивающую сдвиг фазы сигна- лов на 0 СДВ 45ϕ± = ± . При этом выходные напряжения смесителей определяются выражениями Рис. 1 84 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 ( ) ( ) ( ) ( )СМ1 д 1 д 1 д 2 д СДВsin 2 sin 2m M k m MU i t k i t U f i t U f i tπ ϕ π ϕΔ = Δ ⋅ Δ + ⋅ Δ + , (2) ( ) ( ) ( ) ( )СМ2 д 2 д 1 д 2 д СДВsin 2 sin 2m M k m MU i t k i t U f i t U f i tπ ϕ π ϕΔ = Δ ⋅ Δ + ⋅ Δ − , (3) где ( )1 дk i tΔ и ( )2 дk i tΔ − функции преобразования смесителей СМ1 и СМ2, имеющие размерность 1/В, причем ( ) ( ) ( )1 д 2 д дk i t k i t k i tΔ ≈ Δ = Δ . Низкочастотные составляющие напряжений СМ1U и СМ2U , выделяемые фильтрами нижних частот, расположенных на выходах СМ1 и СМ2 соответственно, можно представить в виде ( ) ( ) ( )( )д д 1 2 д СДВ1 0,5 cosm m kU i t k i t U U i tϕ ϕΔ = Δ ⋅ Δ + , (4) ( ) ( ) ( )( )д д 1 2 д СДВ2 0,5 cos .m m kU i t k i t U U i tϕ ϕΔ = Δ ⋅ Δ − (5) Далее значения ( )д1U i tΔ и ( )д2U i tΔ , представляющие собой квадратурные составляющие ис- следуемого измерительного сигнала, через аттенюатор АТТ поступают на вход АЦП, выходной код которого пересылается в ЦСП. Цифровые данные, переданные в ЦСП, используются для вычисления фазового сдвига kϕ на основе метода преобразования Гильберта, который в общем виде определяет- ся как ( ) ( )д д 1 1 arctg 1 2 n n k i i U i t U i tϕ = = ⎛ ⎞ = Δ Δ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∑ ∑ . (6) Значение kϕ из ЦСП пересылается для последующей цифровой обработки в ПК, где произво- дится преобразование частоты kϕ отраженного сигнала так, как это описано в [2]. Нормированная выходная величина системы в этом случае определяется как ( )( )вых ( ) sin kU j jϕ= . (8) Фазовый сдвиг kϕ огибающей принятого оптического сигнала [3] можно также записать как 2 .k эLϕ π λ= ⋅ (9) После подстановки в (9) значения λэ с учетом выражения (1) получим ( ) ( )0 4 k Lj f j f c πϕ = ⋅ + ⋅ Δ . (10) На основании (8) и (10) нормированная по амплитуде выходная величина рассматриваемой измерительной системы может быть представлена в виде ( ) ( )( )вых 0sin 4 / .U j L f j f cπ= + Δ (11) Применив БПФ к выражению (11), можно показать, что значение fс частоты спектральной со- ставляющей равно 32 /cf L f c k L≈ Δ = , (12) где 3 2 /k fL c= Δ – постоянный коэффициент. Как следует из (12), значение fс прямо пропорционально значению L. Таким образом, осуще- ствив ортогональную обработку выходных электрических сигналов ФП1 и ФП2 для оценки фазовых сдвигов на временном интервале Т0 с учетом выборок мгновенных значений нормированной ампли- туды исследуемого сигнала, можно определить fс, а, значит, и измеряемое расстояние L [1]. Важным фактором, влияющим на конечную точность измерения частоты выходной величины ЧФ, а, следовательно, и определения расстояния, является погрешность ,CMϕΔ вносимая перемно- жающими устройствами (смесителями) СМ1 и СМ2. Эта погрешность возникает из-за влияния гене- раторно-рекомбинационных шумов – вида дробовых шумов в полупроводниках [4]. Действие по- следних имеет непосредственное влияние на передаточную функцию смесителя как динамического звена частотно-фазовой измерительной системы. Из-за нелинейности передаточной функции смеси- телей ( )дk i tΔ , входящей в выражения (4)−(6), возникает погрешность CMϕΔ вычисления информа- тивного параметра kϕ , а также и определения расстояния L. ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 85 Оценка погрешности CMϕΔ производилась путем электронного моделирования для полосы пропускания ФП1 и ФП2 ( ПfΔ = 150 МГц) и диапазона изменения частоты модулирующего напряже- ния 22…90 МГц. В процессе исследования описанной выше структуры была построена модель сме- сителей СМ1 и СМ2 [6] на основе использования двухзатворного малошумящего полевого транзи- стора BF998 в среде электронного моделирования NI Multisim. Последняя была использована для реализации модели измерительной части ЧФ-системы в среде визуального программирования NI LabView с помощью специальных модулей, входящих в ее состав, а также простейших арифметиче- ских операций. В графико-модульной схеме (мнемограмме) разработанной модели аппаратной части ЧФ измерительной системы, выполненной в среде используемой программы (рис. 2), обозначено: 1 – блок задания начальных параметров для системы моделирования; 2 – генератор синусоидального сигнала, соответствующего измеряемому сигналу; 3, 4 – генераторы синусоидального сигнала, соот- ветствующие значению опорного сигнала на выходе ФРЦ; 5 – блок определения частоты дискретиза- ции; 6 – смеситель; 7 – интегратор; 8 – ФНЧ Баттерворта 2-го порядка; 9 – преобразователь динами- ческого типа данных в массив; 10 – блок определения значений ( )д1U i tΔ и ( )д2U i tΔ в соответствии с выражениями (4) и (5); 11 – блок вычисления фазового сдвига ( )дk i tϕ Δ по формуле (6); 12 – блок учета квадранта в зависимости от значений ( )д1U i tΔ и ( )д2U i tΔ ; 13 – вычитатель; 14 – блок индика- ции результатов вычисления. Результаты проведенных исследований, полученные путем электронного моделирования, приведены в виде графиков на рис. 3, где показана зависимость погрешности CMϕΔ от частоты моду- лирующего напряжения Mf при 1mU =0,2 В (рис. 3, а), 1mU =0,5 В (рис. 3, б), 1mU =0,8 В (рис. 3, в), 1mU =1 В (рис. 3, г), при этом 2mU =1 В. Как показало моделирование, дальнейшее увеличение уровня 1mU до допустимого значения ( 1 2ВmU < ) [6] не приводит к существенному уменьшению погрешнос- ти CMϕΔ . Из рис. 3 следует, что погрешность CMϕΔ , вносимая смесителем в значение фазы выходной величины, не превосходит 0,0050. На основании данных, полученных путем моделирования, построена обобщенная зависимость среднего значения ( )CMS ϕΔ погрешности CMϕΔ от значения 1mU , которая представлена на рис. 4. В результате проведенного электронного моделирования установлено, что амплитуда исследуемого сигнала 1mU может изменяться в шесть раз (от 0,3 В до 2 В), при этом изменение ( )CMS ϕΔ несущест- венно. Последнее позволяет расширить диапазон входных значений напряжений с одновременным уменьшением общего времени измерения за счет отсутствия необходимости использования электри- ческого аттенюатора в сравнении с [2]. Рис. 2 86 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 Заключение. Проведенные исследования с исполь- зованием моделирования в среде графического программи- рования NI LabView позволили оценить потенциальные возможности двухканальных схем смесителей ЧФ-систем на основе двухзатворных полевых транзисторов. Примене- ние предложенной структуры смесителей в сочетании с ис- пользованием преобразования Гильберта рассмотренных алгоритмов функционирования и структурной схемы ЧФ измерительной системы позволяет по сравнению с ранее достигнутыми результатами расширить диапазон измене- ния амплитуды исследуемого сигнала в 2÷3 раза, за счет чего можно повысить быстродействие ЧФ-системы при одновременном упрощении ее схемотехнической реализа- ции. Также установлено, что максимальная погрешность в единицах длины составляет 0,08 мм (при частоте модуля- ции лазерного излучения 25 МГц). 1. Брагинец И.А., Зайцев Е.О., Кононенко О.Г., Масюренко Ю.О., Ниженский А.Д. Частотно-фазовые лазерные измерители перемещений и вибраций с оптической калибровкой // Техн. електродинаміка. – 2011. – №6. – C. 71–77. 2. Зайцев Е.А., Кононенко А.Г., Масюренко Ю.А., Ниженский А.Д., Латенко В.И., Орнатский И.А. Спе- цифические погрешности фазово-частотных лазерных измерителей расстояния // Технічна електродинаміка. – 2009. – № 3. – С. 50–54. 3. Михеечев В.С. Геодезические светодальномеры. – М.: Недра, 1979. – 222 с. 4. Слепова С.В. Основы теории точности измерительных приборов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 192 с. 5. Устинов Н.Д. Лазерная локация. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с. 6. Bergsma A.J., Eng B. A comprehensive design method for dual gate MOSFET mixers. – Ottawa, Canada, 1998. – 122 p. Рис. 3 Рис. 4 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. №6 87 7. Huang Y., Brennan P.V. FMCW based MIMO imaging radar for maritime navigation // Progress In Elec- tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 115. – Рр. 327–342. 8. Le Marshall M.W.D., Tirkel A.Z. MIMO radar array for termite detection and imaging // Progress In Elec- tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 28. – Рр. 75–94. 9. Skolnik M.I. Introduction to Radar System. – McGray, 1981. – 582 p. УДК 621.317 АНАЛІЗ ПОХИБКИ ЧАСТОТНО-ФАЗОВИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ З УРАХУВАННЯМ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕМНОЖУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ Є.О.Зайцев, канд.техн.наук Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна. e-mail:zaitsev@i.ua Розглянуто модель апаратної частини частотно-фазових вимірювальних систем, орієнтованих на використання в лазерних вимірювачах відстаней, переміщень і параметрів вібрацій. Напруга лазерного випромінювача форму- ється за допомогою цифрового синтезатора частоти, а інформативні параметри системи визначаються в ре- зультаті перемножування напруг досліджуваного сигналу і гетеродина з подальшою обробкою в цифровому сигна- льному процесорі (ЦСП). Розроблено модель перетворювальних процесів в середовищі графічного програмування NI LabView при використанні компонентів NI Multisim. Визначена похибка, яка вноситься перемножувальними при- строями (змішувачами) на основі двoзатворного польового транзистора. Бібл. 9, рис. 4. Ключові слова: лазер, синтезатор частоти, частотна модуляція, відстань, змішувач. ANALYSIS ERROR OF FMCW MEASURING SYSTEMS CONSIDERING THE CHARACTERISTICS THE MIXERS DEVICES E.O.Zaitsev Institute of Electrodynamics National Academy of Science of Ukraine, Peremohy pr., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine. e-mail:zaitsev@i.ua In paper described is a model of hardware component of a frequency-phase measuring systems meant to be used in distance, shifts and vibration parameters laser gauges. Laser emitter voltage is generated using a digital frequency synthesizer, and informative parameters of the system are determined by multiplying the voltage of the investigated signal and heterodyne with the following digital editing in the digital signal processor (DSP). In the proposed system as in any FMCW(phase type) system the evaluation of the frequency of it's output signal by continuous step change og modulation frequency is made. Developed a model transforming processes in visual programming language NI Lab- View has been developed of using NI Multisim components. The simulation mixing schemes based on dual-gate MOS- FET. Proposed way of increasing the performance of FMCW system by using of the proposed schemes mixers. Defined the value of the error through the multiplicator devices (mixers) based on dual-gate MOSFET. References 9, figures 4. Key words: laser, frequency synthesizer, frequency modulation, distance, mixers. 1. Braginets I.A., Zaitsev E.A., Kononenko A.G., Masiurenko Yu.A., Nizhenskii A.D. The laser frequency-phase dis- placement and vibration controllers with optical calibration // Tekhnichna elektrodynamika. – 2011. – № 6. – Pp. 71–77. (Rus) 2. Zaitsev E.A., Kononenko A.G., Masiurenko Yu.A., Nizhenskii A.D., Latenko V.I., Ornatskii I.A. Specific er- rors of phase-frequency laser distance meters // Tekhnichna elektrodynamika. – 2009. – № 3. – Pp. 50–54. (Rus) 3. Mikheechev V.S. Land-surveying optical range finder. – Moskva: Nedra, 1979. – 222 p. (Rus) 4. Slepova S.V. Fundamentals of the theory precision measuring instruments. – Cheliabinsk: Yuzhno-uralskii gosudarstvennyi universitet, 2008. – 192 p. (Rus) 5. Ustinov N.D. Laser ranging. – Moskva: Mashinostroenie, 1984. – 272 p. (Rus) 6. Bergsma A.J., Eng B. A comprehensive design method for dual gate MOSFET mixers. – Ottawa, Canada, 1998. – 122 p. 7. Huang Y., Brennan P.V. FMCW based MIMO imaging radar for maritime navigation // Progress In Elec- tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 115. – Рp. 327–342. 8. Le Marshall M.W.D., Tirkel A.Z. MIMO radar array for termite detection and imaging // Progress In Elec- tromagnetics Research. – 2011. – Vol. 28. – Рp. 75–94. 9. Skolnik M.I. Introduction to Radar System. – McGray, 1981. – 582 p. Надійшла 22.03.2013 Received 22.03.2013

Анализ погрешности частотно-фазовых измерительных систем с учетом характеристик перемножающихся устройств

Institution

Ähnliche Einträge