Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Поскольку ток фотодетектора в рабочем диапазоне спектра не зависит от частоты, фазы и поляризации несущей, приёмное устройство прямого детектирования само по себе может быть использовано только для демодуляции AM и ИМ колебаний. Этот метод приема не позволяет различить фотоны сигнала и фона и практически не критичен к углу падения принимаемого излучения. Для спектральной селекции необходимо использовать оптические фильтры, а для пространственной - уменьшить угол зрения входной оптической системы.

Достоинство метода прямого фотодетектирования - простота приемного устройства.

При гетеродинном приеме (рис. 19 б), происходит фотосмешение информационного сигнала с сигналом гетеродина. Напряженность электрического поля излучения на фоточувствительной поверхности можно представить в виде суммы полей сигнала и гетеродина

где - соответственно амплитуды, частоты и фазы сигнала и гетеродина; V_х - скорость перемещения волны вдоль фоточувствительной поверхности.

Р

ис. 19. Методы демодуляции:

а) прямое фотодетектирование; б) фотосмешение.

При сложении колебаний с частотами f₀ и f_г возникают биения с разностной (промежуточной частотой f_п = f_с-f_г. На эту частоту настроен усилитель, который усиливает и фильтрует сигнал. Далее либо используется демодулятор, выделяющий сигнал частотой f_с, либо сигнал обрабатывается иным способом.

Особенность фотосмешения - наличие гетеродина. При использовании в качестве гетеродина специального ОКГ высокие требования предъявляются к стабильности параметров излучения передающего и гетеродинного ОКГ, что достигается, в частности, автоматической подстройкой частоты, резко усложняющей аппаратуру.

Гетеродинный прием обеспечивает более высокую чувствительность по сравнению с методом прямого фотодетектирования и сохраняет информацию о частоте и фазе принимаемого излучения, но требует когерентности излучения лазерного передатчика и лазерного гетеродина. Отношение сигнал/шум в полосе полезного сигнала гетеродинного приемника в 2 раза больше, чем у приёмника прямого фотодетектирования.

При гомодинном методе демодуляции в качестве гетеродина используется ОКГ передатчик (f_г = f_с). Выходной сигнал фотоприёмника при гомодинном методе является непосредственно информационным сигналом.

Фотосмешение ослабляет фон, т.к. создает для него спектральную и пространственную фильтрации. Спектральная фильтрация обусловлена тем, что усиливаются те шумовые компоненты, которые оказываются в полосе частот фильтра промежуточной частоты. Пространственная фильтрация фона обеспечивается тщательным согласованием гетеродинного и сигнального потоков.

8. Экспериментальная установка для исследования характеристик электрооптического модулятора

Экспериментальная установка (рис.20) состоит из передающего и приемного устройств, комплекта контрольно – измерительной аппаратуры, источника питания.

В передающее устройство входят: газовый лазер 1, работающий в непрерывном режиме на длине волны 632,8 нм, телескопическая насадка 2, полуволновая пластина 3, служащая для юстировки ЭОМ относительно лазера, электрооптический модулятор 4 типа МЛ-102A, усилитель - подмодулятор 5, телескопический расширитель луча 6.

Приемное устройство макета представляет собой фотодиод 8, расположенный в фокальной плоскости приёмного объектива 7, включен в вентильном режиме.

К
онтрольно - измерительная аппаратура включает цифровой вольтметр 9 типа В7 - 21А.

Рис. 20

Для модулятора МЛ-102А полуволновое напряжение = 240 В при = 632,8 нм 3адавая значения можно рассчитать статическую модуляционную характеристику модулятора.

9. Обработка результатов измерений

9.1. Погрешность единичного измерения

Основной характеристикой случайной погрешности является средняя квадратическая погрешность (СКО). Необходимо различать СКО δ для единичного (отдельного) измерения и СКО δ' для средне­го значения μ_х случайной величины х.

Оценкой СКО единичного измерения δ, вычисленной по выбороч­ным значениям случайной величины (СВ) - по результатам измере­ний: Х₁,Х₂,..., Х_n, - является

,

где - выборочная оценка среднего из n измерений.

Значение S является основной характеристикой для определения точности данного способа измерении.

Величина δ характеризует погрешность результата единичного измерения, выполненного данным методом, однако оценка СКО S должна быть определена из результатов достаточного большого чис­ла измерений (на практике ограничиваются количеством n=10..50).

Истинное значение СВ с определенной вероятностью попадает в интервал

,

где m=1,2,3... Указанный интервал называют доверительным интер­валом, а связанную с ним величину вероятности - доверительной. Величину =3δ условно называют предельной погрешностью измерения. Для нормального закона распределения вероятность попада­ния истинного значения СВ Х в интервал μ_х± 3δ равна 0,997.

Таким образом, для характеристики случайной погрешности не­обходимо указать два числа: величину самой погрешности (полуши­рину доверительного интервала =δ) и связанную с ней величину доверительной вероятности Р. Согласно ГОСТ 8.207-76, в техничес­ких измерениях, как правило, Р=0,95.

9.2. Погрешность среднего значения

Случайную погрешность можно уменьшить, если провести не одно, а несколько измерений и в качестве результата измерения взять выборочное среднее совокупности однородных измерений.

Между СКО δ' среднего значения, СКО единичного измерения δ и числом измерений n, использованных для вычисления среднего , существует взаимосвязь

представляющая собой закон уменьшения случайной погрешности при росте числа измерений. Величина δ определяет не только погреш­ность единичного измерения, но и усредненного результата.

Погрешность среднего (полуширину доверительного интерва­ла) для заданной доверительной вероятности Р(m) можно определить следующим образом:

1. Для случая, когда значение δ известно

.

1. Если δ не известна, но обрабатываемая серия измерений (Х₁, Х₂,.., Х_n) достаточно велика (n больше 10...20), то

, m=1,2,3...

1. В случае, когда δ не известна и n мало (n < 10), пра­вильная оценка погрешности основана на использовании так называ­емого распределения Стьюдента (t-распределения).

Полуширина доверительного интервала

Значения t_p,n-1 для доверительной вероятности Р и числа измере­ний n являются справочными данными [2 (Дополн. литер-ра)]. Дан­ный метод оценки случайной погрешности среднего пригоден для лю­бого числа измерении - как для малого, так и большого. Величина t_p,n-1 стремиться к соответствующей величине m (m=1,2,…) с воз­растанием n.

В пп.9.1, 9.2 рассматривались погрешности прямых измерений, когда физическая величина (ток, напряжение, время и т.д.) измерялась непосредственно. Пусть z=f(x,y,…) есть функция независимых переменных х,у,.., величина z непосредственно не измеряется. Производятся измерения величин х,у,.., а затем вычисляется z. Тогда погрешность вычисления величины z оценивается следующим образом

,

где f_x', f_y' - частные производные функции f соответственно по переменным х, у в точке измерения. Величина f_x' является сос­тавляющей погрешности измерения z, обусловленной погрешностью измерения х и т.д.

Литература

1. Василевский A.M., Кропоткин М.А., Тихонов В.В. Оптическая электроника.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.- 176 с.

2. Поль Р. Оптика и атомная физика//Пер. с нем. Под ред. Толстого Н.А.- М.: Наука, 1966.- 552 с.

3. Шереметьев В.Г., Толпоров Р.П. Лазерная связь.- М.: Связь, 1974.

4. Пратт В. Лазерные системы связи.- М.: Связь, 1972.

5. Мустель Е.Р., Парыгин. Методы модуляции и сканирования света.- М.: Наука. 1970.

Задание к лабораторной работе №1

1. Изучите методический материал пунктов 1-9.

2. Подготовьте реферат лабораторной работы N1 " Изучение устройства электрооптического модулятора и теоретическое исследование его статической модуляционной характеристики " по пп. 1 - 7.

Реферат должен содержать сведения о:

1. классификации ЛСС, типах передающих и приемных антенн, способах модуляции, демодуляции оптических сигналов;

2. способах получения линейно поляризованного; эллипти­чески поляризованного света и света с круговой поляриза­цией;

3. свойствах АС, электрооптическом эффекте Поккельса;

4. принципах работы ЭОМ, видах и способах получения статических модуляционных характеристик ЭОМ.

1. По формулам (38), (39) вычислите значения коэффициентов пропускания, задаваясь величиной напряжения в диапазоне от 0 до 270 В с шагом 15 В и постройте аналитические статические модуляционные характеристики.

2. Подготовьте таблицу 2 к лабораторной работе №2 «Экспериментальное исследование статической модуляционной характеристики электрооптического модулятора».

Таблица 2.

Экспериментальные данные определения СМХ ЭОП.

N	Uсм, В	Iфпр, мА
		1	2	3	4	5	6	7	Mi	Si
1	0
2	15
3	30
4	45
5	60
6	75
7	90
8	105
9	120
10	135
11	150
12	165
13	180
14	195
15	210
16	225
17	240

Задание к лабораторной работе №2

Перед работой с установкой необходимо ознакомиться с нас­тоящим руководством, правилами по технике безопасности по ра­боте с электроустановками, ОКГ и инструкциями к применяемым приборам.

1. Изменяя напряжение смещения ( ) на обкладках ЭОМ ступенчато в пределах от 0 до 240В с шагом 15В, фиксировать показания вольтметра и заносить в таблицу 2.

2. Вычислить средние значения тока фотоприёмника Mi и дисперсию Si для каждого значения . Результаты занести в таблицу 2.

3. Построить статическую модуляционную характеристику ЭОМ

,

Характеристики

Список файлов лабораторной работы