Исследование факторов, влияющих на погрешность измерения расстояния фазовым…
5
длине. Эксперименты показывают, что оптимальная длина выборки
при джиттере несколько пикосекунд составляет 100…200 периодов
регистрируемого сигнала на используемой частоте.
В определенных случаях на точность измерений также влияют
паразитные гармоники, содержащиеся в сигнале. На рис. 4 представ-
лены ошибки определения расстояния для различных паразитных
гармоник, где
A
п
— отношение амплитуды сигнала к амплитуде пара-
зитной гармоники, Δ
f
п
— разница частот паразитной гармоники и
сигнала, Δφ
п
— разница начальных фаз помехи и сигнала. Анализ
позволяет сделать вывод, что значение ошибки зависит от разностной
частоты и фазового сдвига и носит периодический характер, что свя-
зано с линейчатым характером спектра искаженного сигнала. В связи
с этим необходимо учитывать характер спектра регистрируемого
сигнала и при необходимости корректировать его. В частности, воз-
можно применение узкополосных фильтров в приемном канале с
обязательной последующей фазовой коррекцией для исключения
температурных фазовых флуктуаций в электронном тракте либо (что
предпочтительнее) цифровых фильтров до процедуры вычисления
фазы (данный метод рассмотрен в работе [2]).
Практически в любом фазовом дальномере применяется элемент,
осуществляющий понижение частоты. В качестве такого элемента
могут быть использованы:
• прямое цифровое преобразование при дискретизации гармони-
ческого сигнала (эффект размножения спектров);
• преобразование за счет модуляции напряжения питания лавин-
ного фотодиода (данный метод применим только для лавинного фо-
тодиода);
• смеситель (перемножитель) принятого сигнала и сигнала гете-
родина.
Первый способ применяется редко из-за требуемой широкой по-
лосы частот приемного канала и необходимости использования
быстродействующего АЦП. Второй способ позволяет достичь хоро-
ших результатов, но его недостатки схожи с третьим, наиболее попу-
лярным способом.
Основным недостатком при применении смесителя является за-
висимость вносимых им нелинейных фазовых сдвигов от амплитуд и
их отношения на входе смесителя, что связано с его нелинейной ха-
рактеристикой. На рис. 5 представлена зависимость фазового сдвига,
вносимого смесителем AD835, от относительных амплитуд
U
1
и
U
2
входных гармонических сигналов на частоте 2,5 МГц. Видно, что при
отношении амплитуд сигналов 1/2 фазовый сдвиг находится в преде-
лах 0,05...0,15°. При разностях отношений амплитуд сигналов не
менее 100 отн. ед. фазовый сдвиг достигает 0,5° и более. Экспери-
