Например, Бобцов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА СИГНАЛА ОПОРНОГО ГЕНЕРАТОРА НА ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ СХЕМЫ ГОМОДИННОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ

Аннотация:

Предмет исследования. Важной особенностью схемы гомодинной демодуляции сигналов на основе вычисления значений функции арктангенса является фазовый сдвиг сигнала опорного генератора относительно интерференционного сигнала. Это явление обусловлено наличием задержек распространения импульсов в оптической схеме интерферометрического датчика и аналогового фильтра низких частот перед фазовым модулятором, что вносит фазовую задержку в сигнал опорного генератора. В рассматриваемой схеме гомодинной демодуляции происходит перемножение сигналов опорного генератора и интерференционного сигнала в процессе его обработки, а фазовый сдвиг между этими сигналами приводит к искажению выходного сигнала. В предлагаемой работе представлены результаты исследования влияния фазового сдвига сигнала опорного генератора на выходной сигнал рассматриваемой схемы демодуляции при различных параметрах интерференционного сигнала. Дается оценка требуемой точности компенсации фазового сдвига для обеспечения заданного уровня искажений выходного сигнала. Метод. Предложена математическая модель в среде MATLAB. В этой модели интерференционный сигнал с изменяющимися по заданным правилам параметрами пропускается через рассматриваемую схему демодуляции. Это позволяет получить зависимости амплитуды выходного сигнала от фазового сдвига сигнала опорного генератора, положения рабочей точки интерферометра, глубины фазовой модуляции и амплитуды измеряемого фазового сигнала. Полученные в ходе моделирования результаты показали необходимость компенсации фазового сдвига сигнала опорного генератора. Для оценки этого сдвига в действующей схеме гомодинной демодуляции предложена оригинальная методика его определения. Методика основана на пропускании интерференционного сигнала и сигнала опорного генератора через один и тот же полосовой фильтр, выделяющий несущую частоту фазовой модуляции. По фазовой задержке между получившимися сигналами можно судить о значении фазового сдвига сигнала опорного генератора. Зная значение фазового сдвига сигнала опорного генератора, можно этот сдвиг скорректировать. Коррекция достигается внесением в сигнал опорного генератора требуемой задержки. Основные результаты. Результаты математического моделирования показали существенную нелинейную зависимость выходного сигнала от фазового сдвига сигнала опорного генератора при различных значениях глубины фазовой модуляции, положениях рабочей точки интерферометра и амплитудах измеряемого фазового сигнала. Обнаружено, что оптимальные значения фазового сдвига сигнала опорного генератора 0, 180 и 360, обеспечивают отсутствие искажений в выходном сигнале. Показано, что для обеспечения уровня искажений в выходном сигнале рассматриваемой схемы демодуляции около 4% требуется компенсация фазового сдвига с точностью до 3% относительно периода сигнала опорного генератора. Практическая значимость. Предложена оригинальная методика, позволяющая оценивать значение фазового сдвига сигнала опорного генератора. Компенсация найденного фазового сдвига в ходе практической реализации рассматриваемой схемы гомодинной демодуляции обеспечивает корректность работы схемы и увеличивает соотношение сигнал шум выходного сигнала.

Ключевые слова:

Статьи в номере