Pii optinen modulaattoriFMCW:lle
Kuten tiedämme, yksi FMCW-pohjaisten Lidar-järjestelmien tärkeimmistä komponenteista on korkean lineaarisuuden modulaattori. Sen toimintaperiaate on esitetty seuraavassa kuvassa: KäyttämälläDP-IQ-modulaattoriperustuuyhden sivukaistan modulaatio (SSB), ylempi ja alempiMZMTyöskentely nollapisteessä, tiellä ja wc+wm:n ja WC-WM:n sivukaistalla, wm on modulaatiotaajuus, mutta samaan aikaan alempi kanava aiheuttaa 90 asteen vaihe-eron, ja lopuksi WC-WM:n valo kumoutuu, vain wc+wm:n taajuussiirtotermi. Kuvassa b LR sininen on paikallinen FM-siirtymäsignaali, RX oranssi on heijastunut signaali, ja Doppler-ilmiön vuoksi lopullinen iskusignaali tuottaa f1:n ja f2:n.
Etäisyys ja nopeus ovat:
Seuraava on Shanghain Jiaotongin yliopiston vuonna 2021 julkaisema artikkeli aiheestaSSBgeneraattorit, jotka toteuttavat FMCW:npiivalon modulaattorit.
MZM:n suorituskyky on esitetty seuraavasti: Ylä- ja alahaaramodulaattoreiden suorituskykyero on suhteellisen suuri. Kantoaallon sivukaistan vaimenemissuhde on erilainen taajuusmodulaationopeuden mukaan, ja vaikutus pahenee taajuuden kasvaessa.
Seuraavassa kuvassa Lidar-järjestelmän testitulokset osoittavat, että a/b on lyöntisignaali samalla nopeudella ja eri etäisyyksillä ja c/d on lyöntisignaali samalla etäisyydellä ja eri nopeuksilla. Testitulokset saavuttivat 15 mm ja 0,775 m/s.
Tässä vain piin käyttöoptinen modulaattoriFMCW:tä käsitellään. Todellisuudessa piipohjaisen optisen modulaattorin vaikutus ei ole yhtä hyvä kuinLiNO3-modulaattori, pääasiassa siksi, että piioptisessa modulaattorissa vaihemuutos/absorptiokerroin/liitoskapasitanssi on epälineaarinen jännitteen muutoksen kanssa, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty:
Eli
Lähtötehon suhdemodulaattorijärjestelmä on seuraava
Tuloksena on korkeamman asteen epäviritys:
Nämä aiheuttavat iskutaajuussignaalin levenemisen ja signaali-kohinasuhteen pienenemisen. Miten piivalomodulaattorin lineaarisuutta voidaan siis parantaa? Tässä käsittelemme vain itse laitteen ominaisuuksia, emmekä käsittele muiden apurakenteiden käyttöä kompensointimenetelmässä.
Yksi syy modulaation epälineaarisuuteen jännitteen suhteen on se, että aaltojohtimen valokentässä on erilainen raskaiden ja kevyiden parametrien jakauma, ja vaihemuutosnopeus on erilainen jännitteen muutoksen myötä. Kuten seuraavasta kuvasta näkyy, voimakkaan interferenssin omaava ehtymisalue muuttuu vähemmän kuin valointerferenssin omaava.
Seuraava kuva esittää kolmannen asteen intermodulaatiosärön TID ja toisen asteen harmonisen särön SHD muutoskäyriä häiriöpitoisuuden eli modulaatiotaajuuden funktiona. Voidaan nähdä, että epävirityksen vaimennuskyky voimakkaalla häiriöllä on parempi kuin kevyellä häiriöllä. Siksi uudelleenmiksaus auttaa parantamaan lineaarisuutta.
Yllä oleva vastaa C:n tarkastelua MZM:n RC-mallissa, ja myös R:n vaikutus tulee ottaa huomioon. Seuraava on CDR3:n muutoskäyrä sarjaresistanssin funktiona. Voidaan nähdä, että mitä pienempi sarjaresistanssi on, sitä suurempi on CDR3.
Viimeisenä muttei vähäisimpänä, piimodulaattorin vaikutus ei välttämättä ole huonompi kuin LiNbO3:n. Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, CDR3:npiimodulaattorion korkeampi kuin LiNbO3:lla, jos modulaattorin rakenne ja pituus on suunniteltu kohtuullisesti täyden esijännitteen tapauksessa. Testiolosuhteet pysyvät vakioina.
Yhteenvetona voidaan todeta, että piivalon modulaattorin rakenteellista suunnittelua voidaan vain lieventää, ei parantaa, ja onko sitä todella mahdollista käyttää FMCW-järjestelmässä, ja sen on oltava kokeellisesti todennettavissa. Jos se on todella mahdollista, se voi saavuttaa lähetin-vastaanottimen integroinnin, jolla on etuja laajamittaisessa kustannusten alentamisessa.
Julkaisun aika: 18.3.2024