НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o086.pdf (1146.90Кб)

УДК 531.715:681.327

1 Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники, Москва, Россия

В статье рассмотрены вопросы оценки погрешностей измерения при использовании лазерных спектроанализаторов. Представлены результаты анализа, показывающие возможность осуществлять спектральный анализ как амплитуды, так и фазы частотных составляющих сигналов и анализировать изменение фазы частотных составляющих радиосигналов используя интерференционные методы измерений. Установлено, что наиболее широко для измерения фазы сигналов используются интерферометры, построенные по схеме Маха - Цандера.  Показана возможность повышения разрешения при использовании комбинированного способа по сравнению с другими рассмотренными методами, так как при его применении пространственное интегрирование производится по одной координате, а временное - по другой, что достигается ортогональной установкой модуляторов друг относительно друга. Определен недостаток этого способа, заключающийся в наличии сложности и низкого быстродействия, обусловленного наличием интегратора, что не позволяет производить измерение спектральных составляющих радиоимпульса, если его длительность меньше временной апертуры. Предложен перспективный вариант построения спектроанализатора, в котором фаза определяется с помощью обработки сигнала. Определена разрешающая способность при применении такого спектоанализатора. Рассмотрены возможные варианты построения устройств для измерения фазовых составляющих спектра в зависимости от применяемых методов измерения фазы. Анализ показал, что наиболее перспективным методом измерения фазы является время - импульсный метод.  Установлено, что известные схемы цифровых фазометров, основанные на данном методе, не могут непосредственно использоваться в спектроанализаторах, так как они предназначены для измерения фазы только одной частоты сигнала. В связи с этим были разработаны ряд схем для измерения амплитуды и фазы частотных составляющих радиосигнала. Показано, что перспективным вариантом построения спектроанализатора является устройство, в котором фаза определяется с помощью обработки сигнала Представлена функциональная схема такого спектроанализатора и временные диаграммы его работы.

1. Шрёдер Г. Трайбер Х. Техническая оптика: пер. с нем. / под ред. Р.Е. Ильинского. М.: Техносфера, 2006. 424 с . [Shroder G., Treiber H. Techniche Optic. Vogel Industrie Medien GmbH, Wurzburg. 2002. 424 p.].
2. Sharma K.K.   Optics: principles and applications. New York: Academic Press, 2006. 638 p.
3. Кейсесент Д., Колфилд Х., Томсон Б. Оптическая обработка информации. Применения: пер. с англ. / под ред. С.Б. Гуревича. М.: Мир, 1980. 349 с . [Optical Data Processing. Applications / ed. by D. Casasent. Springer Berlin Heidelberg , 1978. 286 p. DOI: 10.1007/BFb0057980 ].
4. Могильницкий Б.С. Интерферометр Фабри-Перо при импульсном освещении: новый подход и возможности // Измерительная техника. 2009. № 12. С. 11-15.
5. Титов А.А., Амурский В.Б., Гарипов В.К. Методы построения и расчета лазерных измерительных и запоминающих устройств. М.: Машиностроение, 2008. 133 с.
6. Козин Г.И., Кузнецов А.П., Лебединский М.О. Лазерное гетеродинирование гауссовых пучков с частичной пространственной когерентностью //   Квантовая электроника. 2005.   Т. 35, № 5. С. 429-434.
7. Кривоносов А.И. Оптоэлектронные устройства. М.: Энергия, 2008. 99 с.
8. Джексон Р.Г. Новейшие датчики: пер. с англ. / под ред. В.В. Лучинина. М .: Техносфера , 2007. 384 с . [Jackson R.G. Novel sensors and sensing. Institute of Physics publishing , Bristol and Philadelphia , 2004. 394 p .].
9. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник: пер. с англ. / под ред. Е . Л . Свинцова . М .: Техносфера , 2005. 527 с . [Friden D. Handbook of modern sensors. Springer New York, 2004. 527 p . DOI: 10.1007/b97321 ].
10. Гришин С. Г. Гетеродинная лазерная интерференционная система для измерения линейных перемещений с анизотропным акустооптическим преобразованием частоты света: автореф. дис. … канд. экон. наук. М., 2012. 16 с.
11. Иванов В. С., Золотаревский Ю. М., Котюк А. Ф., Либерман А.А., Саприцкий В.И., Чупраков В.Ф., Улановский М.В., Столяревская Р.И. Основы оптической радиометрии. М.: Физматлит, 2003. 544 с .
12. Fox N.P. Radiometry with cryogenic radiometers and semiconductor photodiodes // Metrologia. 2003. Vol . 32, no . 6. P . 535 -543 . DOI:10.1088/0026-1394/32/6/28
13. Панченко В.Я., Голубев В.С., Васильцов В.В., Галушкин М.Г. и др. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. М .: Физматлит, 2009. 664 с.
14. Риле Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения. М .: Физматлит , 2009. 512 с . [ Riehle F. Frequency Standarts. Basic and Applications. Wiley-VCH, 2004. 526 p.].
15. Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. 414 с .
16. Кирилловский В.К. Современные оптические исследования и измерения. СПб.: Лань, 2010. 303 с .
17. Зверев В.А., Точилина Т.В. Основы оптотехники: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. 293 с .
18. Махов Е.М., Потапов А.И., Махов В.Е. Прикладная оптика: учеб. пособие. СПб.: СЗТУ, 2004. 348 с .
19. Advanced Holography – Metrology and Imaging / ed. by I. Naydenova. Published by InTech, Croatia, 2011. 374 p.
20. Патракеев Н.В., Потапов А.И., Махов В.Е. Исследование реальных объектов возможности автоматизации проектирования контрольно-измерительных систем // Компоненты и технологии. 2007. № 2 (67). С . 138-141.
21. Tonda-Goldstein S., Dolfi D., Huignardet J.-P., Sape´ Ph., Granger G., Chazelas J. Optoelectronic arbitrary-waveform generator for radar applications // Optical Engineering. 2000. Vol. 39, no. 12. P. 3294-3300. DOI:10.1117/1.1327901
22. Harikharan P. Basics of Interferometry. 2^nd ed. New York, Academic Press, 2007. 226 p.