Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Generator sinusa półtoraokresowego

28 Gru 2007 18:41 2195 18
  • Poziom 19  
    Witam.
    Czy macie może jakiś pomysł, jak skonstruować generator sinusa tak by generował ustawiane częstotliwości z zakresu 10 do 500 MHz, np: 10MHz, 25MHz, 100MHz, 300MHz, 500MHz.
    Jednak że, chodzi o to, by generował po wyzwoleniu np. impulsem tylko półtora okresu sinusa z zadanej częstotliwości.
    Aby było jasne, ustawiam 300 MHz, daje impuls, generator daje mi na wyjściu półtora okresu zadanej częstotliwości i czeka na kolejny impuls wyzwalający.

    I jeszcze jedno.
    Z jak szybkimi przetwornikami AD 12bit się spotkaliście? Ja znalazłem najszybszy na TME 500kPps, są szybsze ?
  • Poziom 40  
    Czy kolejne pótorówki mają być kontynuacją sinusa czy zawsze ma się on zaczynać od 0 stopni.
    Jakaś dziwna ta potrzeba - do czego to ma służyć?
  • Poziom 19  
    Mają się zaczynać od początku, nie są ze sobą powiązane.
    Do georadaru.
  • Poziom 40  
    To ułatwia sprawę. Możesz popróbować z drogim i szybkim DDS-em.
    Tylko procesor musi być na tyle szybki aby włączyć i wyłączyć DDSa na rządany czas. Czy DDS zaczyna malować sinusa od 0 stopni (to wydaje się oczywiste) i czy kończy go malować na rządanie w dowolnym stopniu? To musisz doczytać a może kto inny się wypowie?
  • Poziom 23  
    Witam. Może pomyśl Kolego o kluczowaniu. Generator daje falę ciągłą, z której puszczasz za pomocą klucza tyle ile potrzeba.
  • Poziom 40  
    Bruum napisał:
    Witam. Może pomyśl Kolego o kluczowaniu. Generator daje falę ciągłą, z której puszczasz za pomocą klucza tyle ile potrzeba.


    Minimalna częstotliwość podana przez kolegę to 10MHz.Okres przebiegu to 100ns. Klucz (co to jest? ) musiał by wyłapać zero sinusa i następnie podtrzymać swoje działanie poprzez następne 150ns. Masz jakiś praktyczny pomysł?
    Do tego to ma być elastyczne i jeszcze szybsze bo 10MHz to dolny pułap.
    Sensu aplikacji nie komentuję bo nie wiem jak działa ten radar.
  • Poziom 23  
    W swoim poście podałem ideę. Klucze mogą być różne, dla przykładu 74act4053 albo jeden lub więcej stopni wzmacniacza, zasilane lub polaryzowane we właściwym czasie. 10 mhz to proste. Gorzej z 500mhz. Ale i na to mądrzy ludzie coś wymyślili. Proponowałbym zainteresować się rozwiązaniami stosowanymi w dawniejszych radarach-linia długa jako element determinujący czas trwania impulsu. Moment załączenia klucza można synchronizować z przebiegiem kluczowanym.
  • Poziom 29  
    Bruum napisał:
    Moment załączenia klucza można synchronizować z przebiegiem kluczowanym.


    O tym samym pomyślałem. Do tego zamiast kluczy analogowych można zastosować przełączniki na diodach PiN. Można zastosować także cyfrowe linie opóźniające, są takie o kroku 150ps. Wszystko zależny od funduszy, to określi rozwiązanie. Także potrzeba więcej informacji, jak często mają być generowane połówki sinusów, czy płynny zakres strojenia itp.
  • Poziom 19  
    Zakres strojenia nie będzie płynny, ma być skokami, tak jak napisałem w pierwszym poście.
    Myślałem o generowaniu na układach logicznych przebiegu prostokątnego, nie wiem czy da się z taką prędkością, ale myślę, że i takie sie znajdą i skonstruowanie logiki która po wygenerowaniu 1-0-1 zatrzyma się, a następne wyzwolenie tego przebiegu po kolejnym impulsie wyzwalającym.
    Tylko jak tu wybierać czas trwania impulsów, zwłaszcza tych set-MHz-owych.
    Drugie rozwiązanie która przyszło mi do głowy to podobna konstrukcja na tranzystorach, generator zadanej częstotliwości na XTALach przełączanych w zależności od zakresu i jakiś układ tranzystorów wykrywający wygenerowanie tejże półtorówki.
    Generator by wtedy działał ciągle, a tylko układ kluczujący puszczał na zewnątrz ten ciąg fali.
    Tylko, że nie wiem jak to skonstruować, znaczy na tranzystorach, bo na logikach to jest do przeanalizowania, jednak na tranzystorach nie mam zbyt dużego doświadczenia.
    A może układ kombinowany ? Generator kwarcowy na tranzystorach a wykrywanie przejść na układach logicznych i kluczowanie jakimś szybkim tranzystorem ? Tylko czy istnieją aż tak szybkie układy logiczne ?
    Co wy na to ?

    Co do funduszy, to o tym na razie nie myślmy, nie to jest puki co najważniejsze.

    Ktoś zapytał co to takiego ten geo radar.
    Opis jest tu: http://pl.wikipedia.org/wiki/Georadar
    oraz tu: http://www.geo-radar.pl/

    To na razie tyle z mojej strony, bo będę przy kompie dopiero jutro, ale może coś w tym czasie podpowiecie i dojdziemy do jakiś sensownych wniosków, bo jest to wielce ciekawe urządzenie i warte myślę zainteresowania się tą technologią.
  • Poziom 28  
    Uwidział mi się taki układ:

    DDS zdolny wygenerować zadaną częstotliwość (powiedzmy 500MHz)
    sterowany słowem równoległym
    2 rejestry pamięci, w jednym polecenie generowania sinusa (Start), w drugim rozkaz Stop (zwykle wystarczy chyba zmiana jednego bitu)
    przebieg sterujący uzyskiwany z komparatora porównującego przebieg sinusa o częstotliwości powiedzmy 10x mniejszej ze stałym poziomem (z wolnego przetwornika CA)
    Ma to iść w ten sposób, że ustawia się na wejściu równoległym słowo Start w momencie 0 przychodzi impuls Wpisz, potem się przełącza na wejściach słowo Stop, w momencie 3 [czas liczony w półokresach] przychodzi drugi impuls Wpisz, i potem przez 17 "półokresów" nic się nie dzieje dając czas na złapanie fali odbitej.
    Źródłem sinusa "podstawy czasu" może być drugi DDS pędzony z tego samego kwarcu. Wartości napięcia stałego do komparatora (teoretycznie cos(2*pi/20) ale mogą być potrzebne poprawki) można stablicować w zależności od częstotliwości.
    Oczywiście faktor 10 można zmienić, ta wartość ogranicza rejestrację zasięgu wnikania do ok. 4 długości fali.

    Ale moje wątpliwości idą w innym kierunku.
    Czy jedyną pewną wiadomością o konstrukcji urządzenia jest długość impulsu?
    Bo to mówi, że sygnał nadawany i odbierany przeszkadzałyby sobie.
    Z takim rozwiązaniem można stosować jedną wspólną antenę z diplexerem, albo tylko z miernikiem poziomu sygnału o duuuużej dynamice.
    Tylko że istnieją inne metody.
    Wystarczy odseparować anteny nadawczą i odbiorczą i można nadawać falą ciągłą.
    Anteny mogą mieć np. różne polaryzacje (ze względu na postawienie problemu "na głowie" byłyby to polaryzacje N-S i E-W; możnaby też potestować prawo i lewoskrętną kołowe), albo zamknąć w osłonach w kształcie literki m otwartych do dołu i polaryzacją się nie martwić.

    A w ogóle, jeśli mało wiadomo o konstrukcji, to może zacząć od czegoś prostszego a dobrze opisanego, albo poszukać więcej danych o istniejących rozwiązaniach.
  • Poziom 19  
    Zacznę od tego, że nie wiem jak działa DDS, choć to akurat nie problem, bo informacji NT jest pełno.

    Ja widzę to tak:
    2 anteny, nadawcza i odbiorcza w pewnej odległości od siebie tak by długość generowanej fali była dobrze tłumiona w drugiej antenie a co do polaryzacji, to jednak ta sama.
    Anteny ekranowane, nie wiem jeszcze jak się takie buduje ale myślę, że do wstępnych testów wystarczą anteny nieekranowane, odległość generowanych impulsów ustawiona tak, by sygnał zdążył pokonać około 50m, dla tego, że głębiej i tak nie wlezie.

    Antena odbiorcza pracuje w sposób ciągły, nie wiem jednak jeszcze jak szybko by musiały pracować układy przetworników AD, biorąc pod uwagę prędkość fali w ośrodku, czyli jakieś 280000km/s to są to nanosekundy, ale jak na razie uważam ten problem za mniej istotny, wszak na początek do prób można te wyniki wyświetlać wprost na oscyloskopie.

    Cytat:
    Czy jedyną pewną wiadomością o konstrukcji urządzenia jest długość impulsu?
    Bo to mówi, że sygnał nadawany i odbierany przeszkadzałyby sobie.

    Dlaczego ?

    Cytat:
    Z takim rozwiązaniem można stosować jedną wspólną antenę z diplexerem, albo tylko z miernikiem poziomu sygnału o duuuużej dynamice.


    Co masz na myśli, bo ja chcę do testów wykorzystać oscyloskop.
    Docelowo jednak to musi być układ samplujący z rejestracją wyników do jakiejś pamięci.

    Cytat:
    Tylko że istnieją inne metody.
    Wystarczy odseparować anteny nadawczą i odbiorczą i można nadawać falą ciągłą.

    Falą ciągłą te urządzenia nie nadają, nie wiem czemu, wciąż szukam informacji a po świętach zamierzam napisać do osób zajmujących się tym zawodowo.

    Cytat:

    Anteny mogą mieć np. różne polaryzacje (ze względu na postawienie problemu "na głowie" byłyby to polaryzacje N-S i E-W; możnaby też potestować prawo i lewoskrętną kołowe), albo zamknąć w osłonach w kształcie literki m otwartych do dołu i polaryzacją się nie martwić.

    Też trzeba by przeanalizować ten motyw, tym bardziej, że prawdopodobnie podczas przemieszczania się fala będzie ulegać zmianom polaryzacji, może nawet w późniejszym czasie wykorzystać 2 anteny odbiorcze w różnych polaryzacjach i porównywać osobno odebrane sygnały.
    Cytat:

    A w ogóle, jeśli mało wiadomo o konstrukcji, to może zacząć od czegoś prostszego a dobrze opisanego, albo poszukać więcej danych o istniejących rozwiązaniach.

    Danych ciągle szukam.
    Oczywiście chcę zacząć od jak najprostszych rozwiązań, generator, jakieś kluczowanie itp., trzeba będzie również wymyślić odpowiedniej mocy nadajnik, bo z tego co wiem, to nadają z mocą około 200W.
  • Poziom 29  
    mag32 napisał:

    Oczywiście chcę zacząć od jak najprostszych rozwiązań, generator, jakieś kluczowanie itp., trzeba będzie również wymyślić odpowiedniej mocy nadajnik, bo z tego co wiem, to nadają z mocą około 200W.


    Czy ten kawałek sinusoidy jest jakoś uzasadniony czy wyczytałeś to tylko na stronie i chcesz to zmontować? Innymi słowy, czy wiesz co chcesz zbudować i wiesz na jakiej zasadzie ma to działać. Bo jak na razie to mam wrażenie że po omacku łapiesz się różnych szczątkowych informacji.
  • Poziom 19  
    Masz rację, nie wiem do końca jak to musi wyglądać. Wiem jak działa ten opisany.
    Domyślam się, że to jedno z wielu możliwych rozwiązań. Poza tym, to jedyne znane mi tak dokładnie opisane.
    Rozwiązanie wydaje się logiczne.
    Nie może to być sygnał ciągły, z tego powodu, że odbicia następują na całej drodze fali, więc fala ciągła nakładała by się na siebie i nic byś z tego nie wyciągną.
    Dlaczego stosują półtora okresu ?
    Prawdopodobnie dla tego, żeby na wejściach i wyjściach zastosować standardowe układy filtrów, a jednocześnie by impuls trwał odpowiednio krótko.
    Dłuższy będzie zakłócał sam siebie, krótszy zaś, nie będzie prawidłowo filtrowany przez układy LC.
    Wnioskuję zatem, że to dobra metoda i jej chcę się trzymać, chyba, że w między czasie znajdę coś lepszego.

    Code:
    A gdyby zbudować generator przełączany kwarcem i układami RLC na dany zakres, krótkofalowcy tak budują VFO w radiostacjach, Generator pracujący ciągle, a tylko jego wyjście kluczowane.
    
    Tylko jak ?
    Jakiś układ tranzystorów, który przełączy się tak:
    Na wejście układu impuls wyzwalający,
    czekamy na przejście przez zero
    otwiera się klucz w momencie gdy następuje przejście przez zero,
    zatyka po wystąpieniu czwartego z kolei przejścia przez zero.

    Ale nie wiem jak to zbudować, odpowiednio szybkie tranzystory istnieją.


    Generator sinusa półtoraokresowego

    Co ciekawe, dowiedziałem się również, że długość fali zmienia się w zależności od ośrodka w którym się ta fala porusza.
    A tego nie wiedziałem, choć faktycznie to logiczne jest ponieważ zmienia się prędkość rozchodzenia się fali.
    Cytat:
    The wavelength is the spatial distance traversed by one period (or cycle) of the propagating electromagnetic wave. The wavelength is the velocity of propagation in the material divided by the frequency of the propagating wave. Thus (assuming the magnetic properties of vacuum), 300 MHz is a wavelength of 1 meter in air, or about 0.5 m in dry sand with a relative dielectric permittivity of 4, or about 0.2 m in water saturated sand. In general, a contrast in properties has to occur over a size bigger than 1/3 of a wavelength to be observable (though 1/10 wavelength is possible under exceptional circumstances)(see resolution).

    Generator sinusa półtoraokresowego
    Generator sinusa półtoraokresowego
  • Poziom 28  
    Prawdę powiedziawszy czarno widzę przyszłość projektu.

    Ale co mi szkodzi pogdybać.

    Rzeczywiście przyczyną stosowania krótkich impulsów może być potrzeba odróżniania ech pochodzących z różnych głębokości.

    Ale może być też druga przyczyna: Ze względu na małą odległość antena odbiorcza może odbierać częściowo stłumiony sygnał bezpośrednio z nadawczej. Gleba może silnie tłumić sygnał (a droga to 2 x głębokość) a artefakt może odbijać niewielką część fali padającej. W efekcie bardzo słabe echo konkuruje z w miarę silnym sygnałem bezpośrednim. Gdy w momencie odbioru i identyfikacji echa nadajnik nie nadaje, można je lepiej zanalizować.

    Stosowanie różnych polaryzacji fal nadawanej i odbieranej ma zmniejszyć wpływ fali bezpośredniej (która ze względu na polaryzację nie będzie odbierana) tylko że wtedy wykrywać będziemy jedynie struktury "właściwie" zmieniające polaryzację fali przy odbiciu/rozproszeniu.

    Diplexer jest rodzajem zwrotnicy która pozwala podłączyć do jednej anteny zarówno nadajnik jak i odbiornik. Fala z nadajnika winna być przesłana w całości do anteny, a wcale do odbiornika; natomiast odebrana fala z anteny ma trafiać w całości do odbiornika.
    Niestety o ile wiem zwykle diplexery pracują rezonansowo (poza pewnymi mikrofalowymi przyrządami ferrytowymi), więc raczej w wąskim paśmie. Chociaż były też rozwiązania na mostkach oporowych.

    Sam proponowałeś moc rzędu 200W, co będzie z analizatorem mierzącym sygnały rzędu µW gdy na jego wejście dostanie się choćby 10W? Nawet jeśli nadawanie nie następuje w tym samym czasie co odbiór echa to trzeba przewidzieć wytrzymałość odbiornika na silne sygnały. Może nada się scalak AD do poniarów amplitudy i fazy ze wzmacniaczem logarytmującym (AD8307 i cała rodzina).

    To tyle impresji na temat.
  • Poziom 19  
    Pojawia się jeszcze jeden problem, skoro nadaje na 100MHz czyli w powietrzu długość fali około 2m, a w ziemi/skale itp, ta długość się zmienia, to czy mam odbierać na tej zmienionej, czy jednak na nadawanej, a może dostosować tylko dipol anteny do zmienionej długości fali ?
    Chociaż fala z podłoża zanim dotrze do anteny przechodzi przez powietrze, więc może i nic nie powinno się ruszać.

    Ten scalak i jego rodzina, faktycznie dość ciekawe, aplikacje również są, więc muszę je przeanalizować i sprawdzić dostępność.

    Na razie jednak priorytetem jest budowa nadajnika z jakimś kluczowaniem.

    Co do zabezpieczania odbiornika przed skutkami silnych sygnałów, to widzę to tak, umieszczam procka pomiędzy antenami, a odbiornik i nadajnik montuje na antenach, w momencie nadania sygnału, odczekuje czas potrzebny do pokonania odległości przez falę i blokuje wejście odbiornika na odpowiednią długość czasu, tak by stłumić ten sygnał.
  • Poziom 28  
    Oczywiście długość fali stosowna do ośrodka w którym jest antena czyli tutaj powietrze.
    Dopiero gdybyś wsadził antenę do wiadra z olejem (albo czym innym) musiałbyś to uwzględniać.
    Efekty zmiany długości odezwą się dopiero przy analizie wyników. Wyniki bezpośrednie będą wychodzić wyskalowane w długościach fali i tu będzie pole do zgadywania jaka była ta długość dla różnych warstw gleby (żeby móc przełożyć na metry).
  • Poziom 19  
    na tym filmie

    Link

    Widać, jak inżynier idzie z georadarem, sądząc po długości anten to jest to 100MHz, tuż przy antenach, są małe czarne pudełka, to prawdopodobnie bezpośrednio sam nadajnik i odbiornik, pytanie czy coś jeszcze, ale dikitizer jest już raczej tylko w tym pudełku po środku, razem z bateriami i całą logiką wraz z układami transmisji danych.
    W takim razie wydaje mi się, że w czarnych pudełkach są tylko odpowiednio - końcówka mocy wraz z generatorem i układem kluczowania po stronie nadajnika, kablem dostaje zasilanie i sygnał wyzwalania.
    Po stronie odbiornika wzmacniacz w.cz., detektor amplitudy i to wszystko.
    Reszta odbywa się w tym module po środku, czyli pomiar amplitudy i całe "myślenie".
    Zauważcie również, że pod koniec filmu, pan inżynier pokazuje zmieniająca sie charakterystykę bieżącą, na żywo, tego co przychodzi do anteny, charakterystyka ta zmienia się przy zmianach nachylenia anten.
    Czyli jest to pojedyncza ścieżka.
  • Poziom 29  
    mag32 napisał:

    Co do zabezpieczania odbiornika przed skutkami silnych sygnałów, to widzę to tak, umieszczam procka pomiędzy antenami, a odbiornik i nadajnik montuje na antenach, w momencie nadania sygnału, odczekuje czas potrzebny do pokonania odległości przez falę i blokuje wejście odbiornika na odpowiednią długość czasu, tak by stłumić ten sygnał.


    Powodzenia w odmierzaniu nanosekundowych odcinków czasu przy pomocy mikroprocesorów :-)
  • Poziom 28  
    Półtorej okresu możesz odmierzyć budując generator prostokąta na dwukrotnie większą częstotliwość. Potem sygnał dzielisz: w jednym dzielniku na pół, a w drugim przez trzy. Ten połówkowy przepuszczasz przez filtr LC nastrojony na daną częstotliwość, żeby otrzymać z niego sinusoidę, zaś ten o trzykrotnie dłuższym okresie posłuży do blokowania sinusoidy po półtorej jej okresu. Pewnie będą też potrzebne odpowiednio dobrane linie opóźniające w jednym z torów, aby zgrać oba przebiegi. Oczywiście, jak napisano, dla 500 MHz, na procku tego nie zrobisz.

    Filtry nadawcze stroisz na częstotliwość nominalną.
    Coś mi się widzi, że owe półtorej okresu jest potrzebne do "advanced" detekcji, nie tylko AM, ale też i FM - po prostu detektor potrzebuje min. tyle fali, aby zadziałać. Być może ma to też związek z istnieniem stref Fresnela i związaną z tym koniecznością eliminacji sygnałów opóźnionych. A może to "po prostu" dla potrzeb DSP?