Photonic Doppler Velocimetry(PDV)

PDV 시스템의 기본 구성 요소

안녕하세요, web master입니다. 오늘은 Quantifi Photonics 사의 Photonic Doppler Velocimetry (PDV) 어플리케이션에 관하여 포스팅하려고 합니다.

PDV 시스템의 기본 구성 요소 및 스펙은 다음과 같습니다.

1. Laser -> ex) LaserPXle-1054-2
2. Doppler module -> ex) DopplerPXle-1001-1
3. Optical to Electronic converter -> ex) O2EPXle-1101
4. Probe
5. Real time scope -> ex) 8Ghz, over 20 Gs/s , DSO
6. Data processing algorithm -> convent to velocity

구성을 나열하기 전에 PDV에 대한 더 많은 자료를 공유하고자 합니다.
또한 최종 사용자에게 이 읽기 자료를 전달하여 최종 사용자가 우리가 제공한 PDV 시스템의 장점에 대해 더 깊이 이해할 수 있습니다.

4채널 헤테로다인 PDV 시스템 도식은 다음과 같습니다.

다음 사진은 19인치 PXI 섀시의 모양을 보여줍니다. 

우리는 헤테로다인 설정을 제안합니다.
고객은 최대 20km/s의 속도를 테스트하기 위해 25GS 스코프를 사용할 수 있습니다. 또한 헤테로다인 설정을 사용할 수 있는 몇 가지 이점이 있습니다.

첫째, 목표값과 기준값에 대해 별도의 좁은 선폭 레이저를 사용하면 O2E 변환기에서 비트 주파수 파형을 캡처하는 데 사용되는 오실로스코프의 대역폭 및 샘플링 한계 근처에 있는
더 높은 값으로 비트 주파수를 의도적으로 오프셋할 수 있습니다.
목표 레이저의 주파수를 기준 레이저보다 낮은 지점으로 조정함으로써 목표물을 반사하는 고속 이벤트의 결과 비트 주파수가 목표 반사 주파수를 증가시킨다.
O2E 변환기와 오실로스코프가 결합된 대역폭 및 샘플링 속도 한계 내에서 식별할 수 있는 비트 주파수는 기본적으로 두 번입니다. 목표 속도가 증가함에 따라 비트 주파수가 초기 높은 값에서 0Hz로 이동하고,
그 다음 최대 대역폭-샘플-레이가 될 때까지 0Hz를 통과하여 지나치기 때문입니다.반대쪽에서 te 한계치에 도달했습니다.
이 상향 이동 오프셋 방법은 오실로스코프 또는 O2E 솔루션의 비용을 증가시키지 않고 PDV 시스템에서 측정할 수 있는 최대 속도 이벤트를 효과적으로 두 배로 증가시킵니다.

예를 들어 8GHz, 25GSPS 실시간 스코프의 경우. (Tek 실시간 스코프)

8GHz 대역폭과 메모리 깊이 62의 25GSPS 샘플링 속도를 가지고 있습니다.5Mpts.

샘플링 속도가 25G 샘플/s인 8GHz 오실로스코프는 12.5GHz의 나이키스트 한계를 가지므로, 호모딘 설정을 사용할 경우 대략 9.688km/s(12.5*775m/s)의 상한과 같습니다. 대역폭이 롤오프되더라도 이러한 오실로스코프를 통해 최대 12GHz의 도플러 주파수를 볼 수 있을 만큼 충분한 신호가 존재하므로 약 9.3km/s의 속도 측정이 가능합니다. 헤테로다인 설정에서는 비트 주파수가
-12.5GHz까지 0을 통과하도록 레퍼런스 레이저를 목표 레이저에 상대적으로 배치하면 최대 속도가 두 배가 될 수 있습니다.

둘째 , C-밴드 및 L-밴드에는 독립적으로 조정 가능한 레이저 소스를 사용함으로써 ITU-TG.694.1 표준과 관련된 일반적인 ITU 그리드 채널에 각 표적 및 기준 레이저 쌍을 유연하게 할당할 수 있으며, DWDM 광학 Mux 및 Demux 패시브 구성요소와 같은 공통 부속품을 결합하여 멀티를 분리할 수 있습니다.여러 PDV 채널을 동시에 사용할 수 있습니다. 이를 통해 문자 그대로 각 채널의 반사를 서로 다른 시간 내에 띄울 수 있으므로 단일 오실로스코프 채널이 여러 채널을 캡처할 수 있습니다. 또한 실험 중에 서로 다른 채널 간의 교차 대화를 방지합니다.

마지막으로 Doppler 기기 내부의 인라인 전력계 및 감쇠기와 결합된 각 대상 및 기준 레이저에 전용 튜닝 레이저를 사용하는 경우 각 채널에 대해 반사된 신호의 상대적 혼합 수준을 최적화할 수 있습니다.
채널은 서로에 대한 반사량이 매우 다를 수 있으므로 모든 표적 반사 전력과 혼합 이전의 모든 기준 레이저 전력에 대해 실시간으로 전력 모니터링 기능을 쉽게 사용할 수 있는 것은
PDV 실험에서 샷/충격 사건 이전의 설정의 용이성과 일관성을 위해 매우 중요합니다.

또 다른 권장 사항은 레이저 다이더를 끄는 기능을 추가하는 것이 좋으며, 이를 통해 사용자는 상대적으로 낮은 속도를 측정할 수 있습니다.
ITLA 다중 소스 계약을 기반으로 하는 레이저 소스는 일반적으로 “디더링”이라고 알려진 기술을 사용하여 주파수 안정성을 높입니다. 디더링은 주파수 안정성을 달성하는 데 도움이 될 수 있지만, 헤테로다인 설정에서 레이저의 위상이 서로 상대적으로 방황하게 할 수 있으며, 이는 상대적 주파수 측면에서 불확실성을 초래할 수 있습니다. 불확실성을 제거하고 더 높은 충실도를 제공하기 위해, Coisic Solutions는 디더링 기능이 비활성화되고 시스템이 측정할 수 있는 최저 속도에 도달하도록 돕는 “속삭임 모드”로 알려진 조정 가능한 레이저에 대한 사용자 지정 작동 모드를 제공합니다.
아래는 4채널 PDV 시스템에서 최대 20km/s의 측정 기능을 지원하는 가장 일반적인 설정입니다.