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Forum: HF, Funk und Felder Phasendetektion 2er 20MHz Signale


Autor: Sil Mah (silwan)
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Hallo da draussen.

Ich bin da gerade dran, was zu bauen und habe schon diverses versucht, 
komme aber nicht zum gewünschten Ergebnis... Folgende Ausgangslage:

IN: 2 * 20MHZ Signale, phasenverschoben. Die Phasenverschiebung wird 
erzeugt durch die Laserabtastung einer Lautsprechermembramschwingung.

VERARBEITUNG: Mittels AD8302 wird die Phase detektiert und am 
Bausteinout als Spannungswert ausgegeben.

WEITERVERARBEITUNG: die Phasenverschiebung ist proportional zur 
aufmodulierten Membranschwingung. Wenn ich dieses Aufmodulierte Signal 
nach dem AD8302 wieder herstellen sprich demodulieren kann, so wäre es 
möglich, dieses wieder auf einen Lautsprecher auszugeben.

PROBLEM: die Demodulierung des Ausgangssignals vom ad8302... da komm ich 
irgendwie nicht weiter... wie kann ich das Ausgangssignal wieder 
demodulieren, dass ich ein auf einen Lautsprecher führbares Signal 
erhalte...

Wenn da jemand einen Tipp hat, so wäre ich froh drum =)

Grüsse & einen schönen Tag auch,
silvan

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsd...

"Phase Measurement range from 0 to 180 degree"
Das heißt, er kann nur eine halbe Periode Phasenunterschied messen, die 
darf nicht überschritten werden, sonst kommt ein gleichgerichteter Sinus 
heraus, wenn der Lautsprecher sinusförmig schwingt.

Die detektierte Phasenlage ist doch schon proportional zur Auslenkung 
der Membrane, oder zumindest in der Mitte der sinusförmigen 
Detektorkennlinie.

Autor: Sil Mah (silwan)
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aber d.h., das Ausgangssignal am AD8302 müsste eigentlich die gleiche 
Frequenz besitzen, wie die Anregungsfrequenz der Lautsprechermembrane. 
Somit tönt die Anregungsfrequenz gleich, wie das wiederhergestellte 
Ausgangssignal am ad8302, welche wieder auf einen Lautsprecher gegeben 
wird. Da liegt das Problem... das Ausgangssignal am Ad8302 hat leider 
NICHT die gleiche Frequenz und ist auf irgendeine Art noch moduliert 
(wenn man das Spektrum anschaut, ists nicht richtig brauchbar in diese 
Form).

Nun müchte ich das momentan noch modulierte Signal demodulieren, dass 
ich die Anregefrequenz des Lautsprechers wiederherstellen kann... ;)

da liegt das Problem... haste ne Ahnung davon?

Vielen Dank und Grüsse,
silvan

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Der AD8302 kann ja Hüllkurven bis 30 MHz verarbeiten, von daher musst du 
ja dahinter einen Bandpass (Audiofrequenzbereich) schalten. Zudem musst 
du die Kondensatoren lt. Datenblatt für deine Anwendung auslegen (Abb4: 
C1, C5, C4, C6, C2 und C8).
Wenn ich das ganze richtig verstanden habe modulierst du einen Laser mit 
20 MHz und gibst das reflektierte Signal (von Photodiode) sowie das 
Modulationssignal auf AD8302. Hast du da auch jeweils noch Bandpässe 
davorgeschaltet?
Poste mal deine Schaltung.

Autor: Sil Mah (silwan)
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Hallo

habe die Schemas und alles nötige gerade nicht zur Hand... =) aber habs 
kurz zusammengestellt, wie das Ganze schlussendlich aussieht.

Genau, das ist richtig so. Dem Laserstrahl wird die Membranbewegung 
aufmoduliert (in Form einer Phasenverschiebung...) und das modulierte 
Signal wird dann mit dem Originallasersignal verglichen bzw. die 
auftretende Phasenverschiebung ermittelt mit Hilfe des AD8302.

Ebenfalls richtig ist, die optischen Signale werden via eingekauftem 
Stecker mit Hilfe einer Diode analogisiert... dann mit einem Bandpass 
gefiltert und auf den AD8302 geführt.

Ziel der Schaltung ist es schlussendlich, die mittels Freqeunzgenerator 
auf den Lautsprechere gegebene Sinusschwinung von 50Hz am Ausgang des 
AD8302 wieder auf einen Lautpsrecher zu geben... also Abtastung und 
Wiederherstellung des Sinussignal am Lautsprecher.

Wenn da jemand weiter weiss, wies nach dem Ad8302 weitergeht, dann wäre 
ich forh um Tipps... am Ausgang des AD8302 erhalte ich das Signal 
gemässe Datenblatt... das stimmt soweit =)

Also denn, vielen Dank für Tipps & gute Nacht,
silvan

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Moin,
mich hätte vor allem deine Beschaltung des AD8302 interessiert.
Dahinter würde ich zuerst einen HP mit ~20 Hz und dahinter einen TP mit 
~20 kHz schalten (jeweils aktiv).

Autor: Stanko T. (newie)
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Hallo Sil Mah,


handelt es sich bei deinem Projekt um den Self-Mixing Effect?
Eventuell mit VCSEL?

Gruss
Stanko

Autor: Sil Mah (silwan)
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Danke für die Antworten. Die Beschaltung weiss ich nicht mehr auswendig, 
ist aber gemässe Application Notes von Analog Devices aufgebaut. Die 
Werte kann ich nicht auswendig sagen, habe die Arbeit bis nächsten Woche 
nicht zur Hand bzw. bin nicht im Labor... liefere ich aber nach

@Bastler0815: Ich versuchs mal mit deinem Tipp, allerdings ist mir nicht 
ganz klar, weshalb du einen TP mit 20Hz reinhängen möchtest, zumal das 
Ausgangssignal 50Hz wäre, wenns richtig rauskommt...? Oder hab ich da 
was falsch verstanden?

@ Stanko T.: Hui, da kann ich nicht mitreden oder ich muss gestehen, 
dass mir die Begriffe unbekannt sind (Self-Mixing Effect, VCSEL). Was 
meinst du damit genau? Dass ich mit einer VSCL-Komponente (in Bezug auf 
meinen HeNe-Laser) arbeiten soll oder einsetzen sollte?

Grüsse & dankeschön,
silvan

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ich würde die Signale erst mal auf dem Oszilloskop anschauen, vieleicht 
auch als XY-Darstellung, dann muß der Sinus als Kreissegment 
herauskommen. Wenn das Segment größer als ein Halbkreis ist, kann der 
AD8302 das nicht mehr korrekt demodulieren.
Wenn die Phasenverschiebung allerdings entsprechend der Wellenlänge von 
20 MHz 15m pro Periode beträgt (?), dann ist die Verschiebung durch die 
Membranbewegung ziemlich klein. Dann ist das Signal einfach zu 
verrauscht.

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Ich hatte geschrieben:
"zuerst einen HP mit ~20 Hz und dahinter einen TP mit ~20 kHz"

Damit filterst du den Gleichanteil sowie die Störungen rechts und links 
vom Nutzsignal weg. Wenn du nur 50 Hz brauchst kannst du den TP 
entsprechend niedriger auslegen.

Autor: aha (Gast)
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Ein 8302 fuer die Phase ist uebertrieben, ein Mixer genuegt.

Autor: Sil Mah (silwan)
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kannst du den besagten Mixer genauer definieren? =) oder kurz etwas 
ausführen? Das wäre flott!

Ich habe den 8302 nicht selber gewählt, den hat mein Vorgänger noch 
eingesetzt und ich musste diesen aus zeitlichen Gründen zwangsläufig 
übernehmen... ist eigetnlich mit Kanonen auf Spatzen geschossen... aber 
da nun alle Versuchsleiterplatten und das Ganze Material auf diese 
Schaltung ausgelegt ist und ich nicht alles von vorne produzieren 
möchte, will ichs so versuchen =)

Grüsse

Autor: aha (Gast)
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MC1496, AD8343, LTC5560, ...

Autor: Sil Mah (silwan)
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@  Christoph Kessler:
Genau, ich habe die HW mit dem AD8302 mal in Betrieb genommen und 
einfach mal ausgemessen... die tut soweit und ich erhalte die im 
Datenblatt aufgezeichnete Kurve (siehe Bild im Anhang) mit der Schaltung 
aus den Application Notes von Analog. Ich denke der Baustein packt das 
soweit und die HW funktioniert. die 50Hz war nur ein Beispiel... wenn 
das Signal zu klein wird und in Rauschen untergenen soll, so kann ich 
das Sinussignal, welches ich auf den Lautpsrecher gebe zur 
Lasertrahlmodulation auch etwas stärker machen bzw. eine höhere Freqeuzn 
reingeben.

Das Hauptproblem liegt wie gesagt darin, dass ich die am Ausgang des 
AD8302 abgezogene Spannung wieder in das ursprüngliche Anregungssignal 
des Lautprechers überführen kann... das wäre noch der letzte Schritt.

Gemäss Baslter0815 ginge das mit dem Vorschlag: "Dahinter würde ich 
zuerst einen HP mit ~20 Hz und dahinter einen TP mit
~20 kHz schalten (jeweils aktiv)" ... ich werds mal versuchen und die 
Sache so testen...

falls jemand noch andere kreative Ideen hat, so bin ich forh um jeden 
Tipp =)

Vielen Dank für eure guten Inputs & gute Nacht!
silwan

Autor: Sil Mah (silwan)
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et voilà, bin heute mal wieder am arbeiten dran...

hier noch das Schema, herauskopiert aus dem Altium-Schema für die 
Leiterplattenherstellung

Grüsse,
silwan

Autor: Sil Mah (silwan)
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so, endlich hab ich was rausgefunden =)

folgendes Problem tritt also aufh bzw. die Aufgabenstellung die ich da 
bearbeiten hat ihre Tücken... kurz gefasst sind die folgenden Probleme 
aufgetreten, welche eine Umsetzung etwas verkomplizieren...

=> der AD8302 kann zwar eine Pahsenverschiebung von -180 bis 180Grad 
detektieren... wenn man aber das Datenblatt genau lesen tut, so macht er 
das effektiv richtig nur von -90 bis +90 ... wenn ich das mit meinem 
Piezomotor so anrege, dass die Auslenkungen nur im Bereich -90 bis +90 
Grad-Falle liegen, so packt der Baustein die Aufgabe... alles was höher 
geht gibt etwa gleich viel Rauschen wie Signal raus...

=> Mein Lasermessplatz (siehe Aufgabenstellung... irgendwo bei einem der 
obigen Einträge hab ich das angehängt) ist nicht für Messungen im micro 
und millimeterbreich ausgelegt... wenn ich da dem Lasertrahl eine zu 
grosse Pahsenverschiebug aufmoduliere, so habe ich eine 2*PI*k-fache 
Pahsenverschiebung bzw. bei jedem 2*PI-Durchgang am AD8302 einen 
Phasendetektionsbereichsprung... wenn ich dann das Spektrum des 
AD8302-Ausgangs anschaue, so ist das aufgrund der "2*PI*k"-Sache nicht 
mehr eindeutig... und somit kann ich auf die aufmodulierte Frequenz 
nicht mehr einfach rausfiltern...

Fazit: Aufgabenstellung war nicht durchdacht... habe nun die Sache etwas 
reduziert und zuerst alle Fehlinterpretationen seitens der 
Aufgabensteller zusammengetragen... da muss wohl jemand anders die Sache 
zu Ende bringen... ;)


Ja, falls es jemand interessiert hab ich gedacht... =)  vielen Dank fürs 
Mitdenken bei meinen Fragen!

Grüsse & bis ein ander Mal...
silwan

Autor: aha (Gast)
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Ihr habt die Membran mit Interferenz abgetastet, uiiiii.... das haette 
man mit Quadratur machen muessen, da sonst die Richtung verloren geht.

Autor: Sil Mah (silwan)
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ja, in etwa so... MEINE Vorgabe war die Modulation mit gängiger, gut 
hörbarer Frequenz... (irgendwo höher als 1Khz)
die Vorgabensteller hatten nicht überlegt, dass sie dadurch eine 
Mehrdeutigkeit im Spektrum des Ausgangssignals hervorrufen durch den zu 
grossen Hub des Piezovibrators (der mit Reflektionsspiegel als Modultor 
fürs Lasersignal dient)... na ja... so war die Aufgabe von Anfang an 
etwas mühsam... hat einfach gedauert, bis ich rausgefunden hatte, dass 
die obere Grenzfrequenz des Gesamtsystems ca. bei 150Hz liegt... alles 
ander lässt am Ausgang die Frequenz des aufmodulierten Signals durch 
Mehrdeutigkeit im Spektrum verschwimmen.... ;)
man lernt immer wieder dazu.. auch wenn Dozenten mal wieder lernen 
müssen, gell =)

Grüsse,
silwan

Autor: Sil Mah (silwan)
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Hallo Leute
sooo... nach längerer Abwesenheit habe ich mal wieder eine Frage zum 
Projekt... =)

und zwar habe ich nach wie vor die zwei Signal aus dem Lichwellenleitern 
und kann einwandfrei mit den beiden arbeiten. Wenn ich mir dies beiden 
Signal auf de KO anschaue, so sieht die Darstellung etwa so aus wie auf 
dem angehängten Bild (bei ca. gleicher Auflösung pro Division sind die 
Amplituden nicht gross unterscheidlich). Wenn ich die beiden LWL 
allerdings einfach so aufs Pult lege, so ist da ein ganz klarer 
Unterschied zu sehen...(=> siehe auf dem Bild)

Kann sich jemand von euch das erklären? Da werd ich nicht schlau 
draus...?


Wenn ihr mehr Infos braucht, so meldet euch!

Grüsse,
silvan

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