PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов
Эквивалентная электрическая схема замещения оптических каналов основана на подобии физических процессов распространения электромагнитных волн оптического и радиодиапазонов....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52963 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов / В.В. Янко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 14-17. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52963 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-529632014-01-15T03:09:37Z PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов Янко, В.В. Электронные средства: исследования, разработки Эквивалентная электрическая схема замещения оптических каналов основана на подобии физических процессов распространения электромагнитных волн оптического и радиодиапазонов. 2006 Article PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов / В.В. Янко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 14-17. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52963 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Янко, В.В. PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Эквивалентная электрическая схема замещения оптических каналов основана на подобии физических процессов распространения электромагнитных волн оптического и радиодиапазонов. |
| format |
Article |
| author |
Янко, В.В. |
| author_facet |
Янко, В.В. |
| author_sort |
Янко, В.В. |
| title |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| title_short |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| title_full |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| title_fullStr |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| title_full_unstemmed |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| title_sort |
pspice-моделирование оптико-электронных локаторов |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Электронные средства: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52963 |
| citation_txt |
PSpice-моделирование оптико-электронных локаторов / В.В. Янко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 14-17. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT ânkovv pspicemodelirovanieoptikoélektronnyhlokatorov |
| first_indexed |
2025-07-05T04:26:20Z |
| last_indexed |
2025-07-05T04:26:20Z |
| _version_ |
1836779653674565632 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
14
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
18.04 2006 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Â. Â. ÄÀÍÈËÎÂ
(ÄîíÍÓ, ã. Äîíåöê)
Ýêâèâàëåíòíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà çà-
ìåùåíèÿ îïòè÷åñêèõ êàíàëîâ îñíîâàíà
íà ïîäîáèè ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ðàñ-
ïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí
îïòè÷åñêîãî è ðàäèîäèàïàçîíîâ.
Àêòèâíàÿ îïòè÷åñêàÿ ëîêàöèÿ � îäíà èç âûñîêèõ
òåõíîëîãèé, êîòîðàÿ îáåñïå÷èëà ìíîæåñòâî óñïåø-
íûõ èííîâàöèé è ïðîäîëæàåò ñëóæèòü îñíîâîé ïî-
ñòðîåíèÿ ýôôåêòèâíûõ ýëåêòðîííûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé
ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí: äàëüíîìåðîâ, äàò÷èêîâ ïåðåìå-
ùåíèé è ñêîðîñòåé, âèáðîäàò÷èêîâ, ñêàíàòîðîâ ïðî-
ôèëåé, îïòè÷åñêèõ íîñèòåëåé èíôîðìàöèè è ò. ä.
Äëÿ ñîâðåìåííîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ âñå áîëüøåå
çíà÷åíèå ïðèîáðåòàþò ýêîíîìè÷åñêèå àñïåêòû ïðî-
öåññà ïðîåêòèðîâàíèÿ. B ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðîôåññè-
îíàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðîííûõ ñõåì óæå íå
îáõîäèòñÿ áåç êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ èõ ðà-
áî÷èõ õàðàêòåðèñòèê.
Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå îïòè÷åñêèõ ëîêà-
òîðîâ ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü ðàáî÷èå õàðàêòåðèñòèêè áåç
äîðîãîñòîÿùåãî ôèçè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ áûñò-
ðîãî ïåðåìåùåíèÿ îáúåêòà ëîêàöèè îòíîñèòåëüíî ëî-
êàòîðà. Îäíàêî ñðåäñòâà ñõåìîòåõíè÷åñêîãî ìîäåëè-
ðîâàíèÿ ðàäèîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ íå èìåþò ýëå-
ìåíòîâ îïèñàíèÿ îïòè÷åñêèõ êàíàëîâ ïåðåäà÷è ñèã-
íàëà. Äëÿ îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ëîêàòîðîâ òðåáóåòñÿ
ñïåöèàëüíàÿ àäàïòàöèÿ îïòè÷åñêîé ñõåìû ê åå ýëåêò-
ðîòåõíè÷åñêîìó ýêâèâàëåíòó, ÷òî ïîçâîëèò ìîäåëè-
ðîâàòü ðàáîòó âñåãî óñòðîéñòâà â öåëîì. È öåëüþ
íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ïðåäîñòàâëåíèå ðàçðàáîò-
÷èêó ïðèáîðîâ îïòè÷åñêîé ëîêàöèè ýôôåêòèâíîãî
ñðåäñòâà áûñòðîé ïðîâåðêè òåõíè÷åñêèõ èäåé è ðå-
øåíèé, ÷òî, â ÷àñòíîñòè, îáåñïå÷èò ñîêðàùåíèå ýòà-
ïà ôèçè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è ñõåìîòåõíè÷åñêî-
ãî ìàêåòèðîâàíèÿ.
Ïðåäëàãàåòñÿ ìåòîäèêà ïîñòðîåíèÿ ñõåì çàìåùå-
íèÿ îïòè÷åñêèõ êàíàëîâ ïîñðåäñòâîì ÿçûêà îïèñà-
íèÿ ýëåêòðîííûõ ñõåì PSpice.
Ðàçðàáîòàííàÿ â íà÷àëå 70-õ ãîäîâ ïðîøëîãî ñòî-
ëåòèÿ â Êàëèôîðíèéñêîì óíèâåðñèòåòå (ã. Áåðêëè)
ïðîãðàììà ñõåìîòåõíè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ Spice
(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
� Ïðîãðàììà èìèòàöèè ñ àêöåíòîì íà èíòåãðàëüíûå
ñõåìû) äàëà íà÷àëî ëèíèè ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòîâ
PSpice [1]. PSpice îïðåäåëÿåò ïðîìûøëåííûé ñòàí-
äàðò ïðîãðàìì-èìèòàòîðîâ è ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ïîïó-
ëÿðíûì ïàêåòîì ìîäåëèðîâàíèÿ äëÿ OS Windows âî
âñåì ìèðå [2]. Èçâåñòíà ïðàêòèêà ïðèìåíåíèÿ ñðåäñòâ
òåîðèè îñíîâ ýëåêòðîòåõíèêè äëÿ îïèñàíèÿ íåýëåêò-
ðîííûõ ñòðóêòóð, íàïðèìåð, ïóòåì çàìåùåíèÿ ýêâè-
âàëåíòíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé ìåõàíè÷åñêèõ ñèñ-
òåì, òåïëîâûõ öåïåé. Ðàçëè÷íûå ôèçè÷åñêèå ïðîöåñ-
ñû ðîäíèò ñõîäñòâî ìàòåìàòè÷åñêîãî îïèñàíèÿ ïåðå-
äà÷è ýíåðãèè ìåæäó îáúåêòàìè.
Ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýòîé ïðàê-
òèêè íà îïòè÷åñêèå ïðîöåññû, êîòîðàÿ áàçèðóåòñÿ íà
åäèíñòâå ïðèðîäû ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîâîëí è ñâå-
òà. Ðàñïðîñòðàíåíèå ñâåòà â îïòè÷åñêîì êàíàëå çàìå-
ùåíî ðàñïðîñòðàíåíèåì ðàäèîñèãíàëà â ëèíèè ïåðå-
äà÷è � ýëåìåíòå ÿçûêà PSpice (çàäàåòñÿ âîëíîâîå
ñîïðîòèâëåíèå è çàäåðæêà ñèãíàëà â ëèíèè). Âåëè-
÷èíà ñâåòîâîãî ïîòîêà çàìåùàåòñÿ âåëè÷èíîé ñîîò-
âåòñòâóþùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ. Âîëíîâàÿ
ïðèðîäà ñâåòà ïðè ýòîì íå ó÷èòûâàåòñÿ. Ìîäóëÿöèè
ñâåòîâîãî ñèãíàëà ïî èíòåíñèâíîñòè íà âõîäå îïòè-
÷åñêîãî êàíàëà ñîîòâåòñòâóåò ïðîïîðöèîíàëüíîå èç-
ìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå ëèíèè ïåðåäà÷è. Îïòè-
÷åñêèé êàíàë çàìåùàåòñÿ ëèíèåé ïåðåäà÷è áåç ïîòåðü
è óïðàâëÿåìûìè èñòî÷íèêàìè òîêà è íàïðÿæåíèÿ, îò-
ðàæàþùèìè ýíåðãåòè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ íà âõîäå è
âûõîäå îïòè÷åñêîãî êàíàëà.
Äëÿ ëîêàöèîííûõ îïòè÷åñêèõ êàíàëîâ ñóùåñòâó-
åò ïîäðîáíîå àíàëèòè÷åñêîå îïèñàíèå ýíåðãåòè÷å-
ñêèõ ñîîòíîøåíèé [3, 4]. Òàêèì îáðàçîì, ñâåòîäèîä,
êîòîðûé ïðåîáðàçóåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ñâåò, çàìå-
ùàåòñÿ èñòî÷íèêîì íàïðÿæåíèÿ, óïðàâëÿåìûì òîêîì,
à ôîòîäèîä � ñîîòâåòñòâåííî èñòî÷íèêîì òîêà,
óïðàâëÿåìûì íàïðÿæåíèåì. Óïðàâëÿåìûå èñòî÷íèêè
øèðîêî ïðåäñòàâëåíû â ÿçûêå PSpice. Ïðè ýòîì íå-
ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ìîæåò çàäàâàòüñÿ êàê
àíàëèòè÷åñêèì âûðàæåíèåì, òàê è òàáëè÷íî, ÷òî èäå-
àëüíî ïîäõîäèò äëÿ ââåäåíèÿ õàðàêòåðèñòèê è ïàðà-
ìåòðîâ ðåàëüíûõ îïòîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ.
Åñëè ðàññìàòðèâàòü ñòðóêòóðíóþ ñõåìó îïòè÷å-
ñêîãî ëîêàòîðà âäîëü ïðîõîæäåíèÿ èíôîðìàöèîííîãî
ñèãíàëà (ðèñ. 1), òî ìîæíî âûäåëèòü îïòè÷åñêèé êà-
íàë êàê ÷àñòü óñòðîéñòâà îò ïðèáîðà ïðåîáðàçîâàíèÿ
ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â ëó÷èñòóþ ýíåðãèþ äî ïðèáîðà
îáðàòíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ.
Îïòè÷åñêèé êàíàë îáû÷íî ñîäåðæèò îïòè÷åñêèå
ýëåìåíòû (ëèíçû, ðåôëåêòîðû, ïðèçìû è ò. ä.), êàíàë
ïðîõîæäåíèÿ ëó÷èñòîé ýíåðãèè, îòðàæàþùóþ ïîâåðõ-
íîñòü îáúåêòà ëîêàöèè, èñòî÷íèêè îïòè÷åñêèõ ïî-
PSpice-ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ
ÎÏÒÈÊÎ-ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÕ ËÎÊÀÒÎÐÎÂ
Â. Â. ßÍÊÎ
Óêðàèíà, Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò
èì. È. È. Ìå÷íèêîâà
E-mail: yankovova@hotmail.com
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
15
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ìåõ, ïàðàçèòíûå êàíàëû ïðîõîæäåíèÿ ñèãíàëà. Ìîæ-
íî ôîðìàëèçîâàòü óñòðîéñòâî îïòèêî-ýëåêòðîííîãî
ëîêàòîðà ðàäèîòåõíè÷åñêîé öåïüþ, ñîäåðæàùåé ÷å-
òûðåõïîëþñíèê, êîòîðûé îïèñûâàåò ïðîõîæäåíèå
ñèãíàëà ÷åðåç îïòè÷åñêèé êàíàë ïîñðåäñòâîì ýêâè-
âàëåíòíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìû.
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíà óñëîâíàÿ ñõåìà òàêîé öåïè.
Îíà ñîäåðæèò òîëüêî ýëåìåíòû îïèñàíèÿ ýëåêòðîí-
íûõ ñõåì.
Ñèíòåç ñõåìû çàìåùåíèÿ îïòè÷åñêîãî êàíàëà áà-
çèðóåòñÿ íà ñëåäóþùèõ òåçèñàõ (â òåðìèíàõ òåîðèè
ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé è ãåîìåòðè÷åñêîé îïòèêè):
� â ñèëó ðàçëè÷èÿ ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñõåìà
çàìåùåíèÿ ñîñòîèò èç òðåõ áëîêîâ � èçëó÷àþùåãî è
ïðèíèìàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëåé è êàíàëà ëó÷à;
� ñâåòîèçëó÷àþùèé è ôîòîïðèåìíûé ïðèáîðû
îïèñûâàþòñÿ äâîÿêî: êàê îáû÷íûå ðàäèîýëåêòðîííûå
êîìïîíåíòû (äèîäû, òðàíçèñòîðû�), âêëþ÷åííûå â
îñíîâíóþ ñõåìó áåç ó÷åòà èõ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ, è
êàê èçëó÷àþùèé è ïðèíèìàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëè,
âêëþ÷åííûå â ñõåìó çàìåùåíèÿ îïòè÷åñêîãî êàíàëà;
� ôîòîìåòðè÷åñêèå âåëè÷èíû ñâåòîâîãî ïîòîêà
÷åðåç âõîäíîå Ôïð è âûõîäíîå Ôèçë îòâåðñòèÿ îïòè-
÷åñêèõ ñèñòåì ìîäåëèðóþòñÿ íàïðÿæåíèÿìè UÔïð è
UÔèçë íà ñîîòâåòñòâóþùèõ âûâîäàõ èçëó÷àþùåãî è
ïðèíèìàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëåé è ÷èñëåííî ïðèðàâ-
íèâàþòñÿ èì;
� èçëó÷àþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü îïðåäåëÿåòñÿ êàê
ïðåîáðàçîâàòåëü òîêà â ìîäåëèðóþùåå íàïðÿæåíèå,
à ïðèíèìàþùèé � êàê ïðåîáðàçîâàòåëü ìîäåëèðóþ-
ùåãî íàïðÿæåíèÿ â òîê (ýêâèâàëåíò ôîòîòîêà);
� ÷åòûðåõïîëþñíèê çàìåùåíèÿ îïòè÷åñêîãî êà-
íàëà ïîäêëþ÷àåòñÿ ê îñíîâíîé ñõåìå ñëåäóþùèì îá-
ðàçîì: âõîäíûå âûâîäû (âõîä èçëó÷àþùåãî ïðåîá-
ðàçîâàòåëÿ) � â ðàçðûâ öåïè ñâåòîèçëó÷àþùåãî ðà-
äèîýëåêòðîííîãî êîìïîíåíòà; âûõîäíûå âûâîäû �
ïàðàëëåëüíî ôîòîïðèåìíîìó êîìïîíåíòó, äîáàâëÿÿ
ýêâèâàëåíò ôîòîòîêà åãî öåïè;
�ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ ñâÿçûâàåò íàïðÿ-
æåíèå íà âûâîäàõ èçëó÷àþùåãî è ïðèíèìàþùåãî ïðå-
îáðàçîâàòåëåé, ìîäåëèðóÿ ïðîöåññû, êîòîðûå ïðåòåð-
ïåâàåò îïòè÷åñêèé ñèãíàë â êàíàëå ëó÷à.
Ìîäåëü îïòè÷åñêîãî êàíàëà ñîñòîèò èç òðåõ áëî-
êîâ: èçëó÷àòåëÿ, êàíàëà ëó÷à è ïðèåìíèêà.  èçëó÷à-
òåëå ïðîèñõîäèò ïðåîáðàçîâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñèã-
íàëîâ â ñâåòîâîé ïîòîê Ôèçë, êîòîðûé â ìîäåëè ÷èñ-
ëåííî ðàâåí íàïðÿæåíèþ íà âûõîäå èçëó÷àòåëÿ. Â
áëîêå êàíàëà ëó÷à ýòî íàïðÿæåíèå ïîäâåðãàåòñÿ îá-
ðàáîòêå, ýêâèâàëåíòíîé âîçäåéñòâèþ íà ðåàëüíûé
îïòè÷åñêèé ñèãíàë ñðåäû ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Àìïëè-
òóäíûå ñîîòíîøåíèÿ îïèñûâàþòñÿ óðàâíåíèåì îïòè-
÷åñêîé ëîêàöèè [3]:
Ôôï=(Ôèçëτñ
2lτîρSâõcos(ϕ))/(2π·l2),
Âðåìåííûå ñîîòíîøåíèÿ ìîäåëèðóþòñÿ ýëåêòðè-
÷åñêîé ëèíèåé ïåðåäà÷è áåç ïîòåðü.
 ïðèåìíèêå ïðîèñõîäèò îáðàòíîå ïðåîáðàçîâà-
íèå Ôôï (åãî ìîäåëèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ) â ôîòîòîê
ðåàëüíîãî ôîòî÷óâñòâèòåëüíîãî ïðèáîðà (íàïðèìåð
ôîòîäèîäà).
Ðåçóëüòàò ñèíòåçà íà îñíîâå ïðèíÿòûõ äîïóùåíèé
ïîçèöèîíèðóåòñÿ êàê ìàêðîìîäåëü îïòè÷åñêèõ êàíà-
ëîâ îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ëîêàòîðîâ â ñðåäå ÿçûêà
PSpice. Ýòà ãèáêàÿ ïðîãðàììíàÿ îáîëî÷êà ïîçâîëÿåò
áûñòðî è ýôôåêòèâíî ïðîâåðÿòü êà÷åñòâåííûå è êî-
ëè÷åñòâåííûå ïðåäïîëîæåíèÿ èññëåäîâàòåëÿ-ðàçðà-
áîò÷èêà, çàìåíèòü ëàáîðàòîðíûé ýêñïåðèìåíò ÷èñëåí-
íûì ìîäåëèðîâàíèåì ïðîöåññîâ ïîñðåäñòâîì ÝÂÌ.
Ïðàêòè÷åñêèé ïðèìåð ìîäåëèðîâàíèÿ
Ðàññìîòðèì ïðèìåð ìîäåëèðîâàíèÿ ëîêàöèîííî-
ãî îïòèêî-ýëåêòðîííîãî äàò÷èêà ôèêñèðîâàííîé äè-
ñòàíöèè. Äàò÷èê äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ïîëîæèòåëü-
íóþ ïîëÿðíîñòü âûõîäíîãî ñèãíàëà, åñëè äèñòàíöèÿ
äî öåëè ìåíüøå çàäàííîé ôèêñèðîâàííîé âåëè÷èíû
D, è îòðèöàòåëüíóþ, åñëè áîëüøå. Èñïîëüçóåòñÿ ôà-
çîâûé ìåòîä ñ ìîäóëÿöèåé ñâåòîâîãî ïîòîêà ïî èíòåí-
ñèâíîñòè ãàðìîíè÷åñêèì ñèãíàëîì ñ ÷àñòîòîé 10 MÃö.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíà ïðàêòè÷åñêàÿ ñõåìà óñòðîé-
ñòâà ñî âñòðîåííîé ìîäåëüþ îïòè÷åñêîãî êàíàëà â
ñðåäå PSpice, îðèåíòèðîâàííàÿ íà ðåøåíèå ïîñòàâ-
ëåííîé çàäà÷è. Íåîáõîäèìî èññëåäîâàòü âëèÿíèå êî-
ýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè îáúåêòà íà ðàáî-
òîñïîñîáíîñòü äàò÷èêà.
I UÔèçë
UÔèçë UÔïð UÔïð I
×åòûðåõïîëþñíèê � ñõåìà
çàìåùåíèÿ îïòè÷åñêîãî êàíàëà
Èçëó÷àþùèé
ïðåîáðàçîâà-
òåëü
Êàíàë ëó÷à
Ïðèíèìàþùèé
ïðåîáðàçîâà-
òåëü
Îïòè÷åñêèé ëîêàòîð
Îñíîâíàÿ
ýëåêòðîííàÿ ñõåìà
îáðàáîòêè
ñèãíàëîâ
Ðèñ. 2. Âêëþ÷åíèå ÷åòûðåõïîëþñíèêà, çàìåùàþùåãî
îïòè÷åñêèé êàíàë, â ñõåìó îïòèêî-ýëåêòðîííîãî
ëîêàòîðà
ñâåòîâîé ïîòîê íà âõîäå è âûõîäå îïòè÷åñêèõ
ñèñòåì ôîòîïðèåìíèêà è èçëó÷àòåëÿ, ñîîòâåò-
ñòâåííî;
êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ ñðåäû;
äèñòàíöèÿ;
êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñèñòåì èç-
ëó÷àòåëÿ è ïðèåìíèêà;
êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè îáúåêòà;
ïëîùàäü âõîäíîãî çðà÷êà îïòè÷åñêîé ñèñòåìû
ïðèåìíèêà;
óãîë ïàäåíèÿ ëîöèðóþùåãî ëó÷à.
ãäå Ôôï, Ôèçë �
τñ �
l �
τî �
ρ �
Sâõ �
ϕ �
Êàíàë ëó÷à
Èçëó÷àòåëü
Ïðèåìíèê
l
ρ ϕ
Ôèçë
Ôïð
Ðèñ. 1. Ñõåìà ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà â îïòè÷åñêîì
êàíàëå
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
16
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Ðèñ. 3. Îïòèêî-ýëåêòðîííûé äàò÷èê ôèêñèðîâàííîé äèñòàíöèè. Âîçìîæíàÿ ðåàëèçàöèÿ â ñðåäå PSpice
Îáîçíà÷åíèå Èìÿ ïàðàìåòðà
(Èñòî÷íèê äàííûõ) òåêñò ìîäåëü
Áëîê Âèä, ðàçìåðíîñòü
Êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñèñòåì
èçëó÷àòåëÿ è ïðèåìíèêà
ôî Ktr Êàíàë ëó÷à Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî
Äèñòàíöèÿ l L '' Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî, m
Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè îáúåêòà ñ Ro '' Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî
Êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ ñðåäû ôñ
Tau '' Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî
Óãîë ïàäåíèÿ ëîöèðóþùåãî ëó÷à ö Fi '' Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî, °C
Ïëîùàäü âõîäíîãî çðà÷êà îïòè÷åñêîé ñèñòåìû
ïðèåìíèêà
Sâõ Sopt '' Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî, m2
Ñèëà ñâåòà â îñåâîì íàïðàâëåíèè
(Ñïðàâî÷íûå äàííûå èçëó÷àòåëÿ)
Ie Ie Èçëó÷àòåëü Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî, mW/sR
Íîðìèðîâàííàÿ (1A) èçëó÷àòåëüíàÿ
õàðàêòåðèñòèêà (Ñïðàâî÷íûå äàííûå
èçëó÷àòåëÿ)
— — ''
Òàáëè÷íî, ïàðàìè ÷èñåë (ëþáîå
êîëè÷åñòâî ïàð): (òîê (A),
îòíîñèòåëüíàÿ ñèëà ñâåòà)
Íîðìèðîâàííàÿ (1A), ñèììåòðè÷íàÿ
îòíîñèòåëüíî íóëÿ àáñöèññû äèàãðàììà
íàïðàâëåííîñòè (Ñïðàâî÷íûå äàííûå
èçëó÷àòåëÿ)
— I0…I20 ''
Âîñåìü äåñÿòè÷íûõ ÷èñåë (èíäåêñ
ïåðåìåííîé — óãëîâàÿ àáñöèññà
äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè),
îòíîñèòåëüíàÿ ñèëà ñâåòà
Àáñîëþòíàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü
(Ñïðàâî÷íûå äàííûå èçëó÷àòåëÿ)
Sns — Ïðèåìíèê
Äåñÿòè÷íîå ÷èñëî,
A/W
Íîðìèðîâàííàÿ (5 V) çàâèñèìîñòü ôîòîòîêà
îò îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ (Ñïðàâî÷íûå äàííûå
èçëó÷àòåëÿ)
— — ''
Òàáëè÷íî, ïàðàìè ÷èñåë (ëþáîå
êîëè÷åñòâî ïàð): (îáðàòíîå
íàïðÿæåíèå (V), îòíîñèòåëüíûé
òîê)
Òàáëèöà ñîîòâåòñòâèÿ ââîäèìûõ ÷èñëîâûõ äàííûõ ïàðàìåòðàì îïòè÷åñêîãî êàíàëà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
17
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äëÿ ôîðìàëüíîãî îïèñàíèÿ êîíêðåòíîãî îïòè÷å-
ñêîãî êàíàëà â ìàêðîìîäåëü ââîäÿòñÿ ÷èñëîâûå äàí-
íûå. Îïèñàíèå ôîðìàòà ââîäèìûõ äàííûõ è ñâÿçü
èäåíòèôèêàòîðîâ ñ îáîçíà÷åíèÿìè â òåêñòå ñòàòüè
ñâåäåíû â òàáëèöó. Äàííûå ââîäÿòñÿ ïîñðåäñòâîì
ãðàôè÷åñêîãî èíòåðôåéñà ïîëüçîâàòåëÿ â ñõåìó óñò-
ðîéñòâà (ñì. ðèñ. 3). (Ïðîöåññ îïåðàòèâíîãî èçìåíå-
íèÿ äàííûõ íàãëÿäåí è çàíèìàåò ìèíèìóì âðåìåíè.)
Ïðîâîäèòñÿ ìíîãîâàðèàíòíîå ìîäåëèðîâàíèå ñ
âàðüèðîâàíèåì âåëè÷èíû äèñòàíöèè L (îò 0,25 ì äî
10 ì ñ øàãîì 0,25 ì) ïîñëåäîâàòåëüíî äëÿ òðåõ çíà-
÷åíèé êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ρ (0,9; 0,7; 0,4).
Ñðåäñòâàìè ïðîãðàììû îáðàáîòêè ðåçóëüòàòîâ
ìîäåëèðîâàíèÿ ñòðîÿòñÿ ñòàòè÷åñêèå äèñòàíöèîííûå
õàðàêòåðèñòèêè ñåíñîðà, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 4.
Ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ïðåäëîæåííàÿ ñõåìà ñåí-
ñîðà ðàáîòîñïîñîáíà; íèêàêèå ó÷òåííûå â ìîäåëè
ïàðàìåòðû è ñâÿçè íå âûçûâàþò çàâèñèìîñòü ðàáî-
÷åé ôóíêöèè îò êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ρ. Òàêæå
ìîæíî îöåíèòü äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí è îòíîøåíèå
ñèãíàë/øóì âûõîäíîãî ñèãíàëà, ÷òî âàæíî äëÿ îïòè-
ìèçàöèè ìîùíîñòè èçëó÷àòåëÿ ïðè ðàçðàáîòêå ðåàëü-
íîãî ïðèáîðà.
Äîñòîâåðíîñòü ïðåäëîæåííîé ìîäåëè îïòè÷åñêî-
ãî êàíàëà ïîäòâåðæäàåòñÿ ïðàêòèêîé ïðîåêòèðîâàíèÿ.
Ïðîåêòèðîâàëèñü òðè ñåðèè îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðè-
áîðîâ: îïòè÷åñêèå ñåíñîðû äëÿ íåçðÿ÷èõ, îïòè÷å-
ñêèå ðóëåòêè è äàò÷èêè ôèêñèðîâàííîé äèñòàíöèè ðàç-
ëè÷íûõ êëàññîâ ïî òî÷íîñòè è ãàáàðèòàì. Ïðàêòè-
÷åñêè â êàæäîì ñëó÷àå äîñòèãàëèñü çàäàííûå òåõíè-
÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðè ïðîåêòèðîâàíèè áåç ñõå-
ìîòåõíè÷åñêîãî ìàêåòèðîâàíèÿ.
 çàêëþ÷åíèå ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü ñëåäóþùèå
ïðåèìóùåñòâà ïðèìåíåíèÿ ïðåäëîæåííîé ìîäåëè â
ïðàêòèêå ïðîåêòèðîâàíèÿ:
� çíà÷èòåëüíî ñíèæàåòñÿ ñòîèìîñòü ðàçðàáîòêè;
� áëàãîäàðÿ áûñòðîé îöåíêå ïîòåðü ôóíêöèîíàëü-
íûõ ñâîéñòâ çà ñ÷åò êîíñòðóêòèâíûõ óïðîùåíèé îï-
òèìèçèðóåòñÿ ñåáåñòîèìîñòü ïðèáîðîâ.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ ðàçðàáîòêà ìåòîäèê äëÿ ìîäåëè-
ðîâàíèÿ áûñòðîìåíÿþùèõñÿ ïðîöåññîâ â îïòèêî-
ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâàõ (äèíàìè÷åñêàÿ ìîäåëü îï-
òè÷åñêîãî êàíàëà). Ýòà çàäà÷à îñëîæíÿåòñÿ òåì, ÷òî â
ñðåäå PSpice íå ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ çàâèñèìîñòü ïà-
ðàìåòðîâ ðàäèîýëåìåíòîâ îò âðåìåíè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ðàçåâèã Â. Ä. Ñèñòåìà ñõåìîòåõíè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ
è ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò Design Center (PSpice).� M.:
ÑÊ Ïðåññ, 1996.
2. Õàéíåìàí Ð. PSPISE. Ìîäåëèðîâàíèå ðàáîòû ýëåêòðîííûõ
ñõåì.� Ì.: ÄÌÊ Ïðåññ, 2005.
3. ßêóøåíêîâ Þ. Ã. Òåîðèÿ è ðàñ÷åò îïòèêî-ýëåêòðîííûõ
ïðèáîðîâ.� Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989.
4. Ìóñüÿêîâ Ì. Ï., Ìèöåíêî È. Ä. Îïòèêî-ýëåêòðîííûå ñèñ-
òåìû áëèæíåé äàëüíîìåòðèè.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1991.
Ðèñ. 4. Äèñòàíöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè îïòè÷åñêîãî
ñåíñîðà ôèêñèðîâàííîé äèñòàíöèè (D=3,7 ì) äëÿ òðåõ
çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ρ � 0,9; 0,7; 0,4
D
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Ãîëîâèí Î. Â., Ïðîñòîâ Ñ. Ï. Ñèñòåìû è óñòðîéñòâà êîðîòêîâîë-
íîâîé ðàäèîñâÿçè.� Ì.: Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ � Òåëåêîì, 2006.� 598 ñ.
 ðàáîòå ïðèâîäÿòñÿ îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ñèñòåìàì è óñòðîéñòâàì êîðîòêîâîëíî-
âîé (ÊÂ) ðàäèîñâÿçè, îáîñíîâûâàåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ñîçäàíèÿ è ñòðóêòóðà îáùåãîñó-
äàðñòâåííîé àâòîìàòèçèðîâàííîé ñåòè ÊÂ ðàäèîñâÿçè, âûáèðàåòñÿ êðèòåðèé îöåíêè ýô-
ôåêòèâíîñòè åå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ, íà îñíîâàíèè êîòîðîãî ïðîâîäèòñÿ ñðàâíèòåëüíûé
àíàëèç ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ïîñòðîåíèÿ ñèñòåì Ê ðàäèîñâÿçè. Ïîäðîáíî àíàëèçèðóåò-
ñÿ çîíîâàÿ ñèñòåìà ÊÂ ðàäèîñâÿçè ñ âûíåñåííûì ðåòðàíñëÿöèîííûì ïóíêòîì. Ðàññìàò-
ðèâàþòñÿ ìîäåëè ñèñòåì ÊÂ ðàäèîñâÿçè, ñòðóêòóðû àäàïòèâíûõ óïðàâëåíèé, ìåòîäû è
óñòðîéñòâà êîíòðîëÿ êà÷åñòâà êàíàëîâ ñâÿçè, ïðèâåäåíû ìåòîäû è ðåçóëüòàòû ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé êàê êàíàëîâ, òàê è ñèñòåì ÊÂ ðàäèîñâÿçè. Ïðîàíàëèçèðîâàíî
îáîðóäîâàíèå ñèñòåì ÊÂ ðàäèîñâÿçè; îñîáîå âíèìàíèå óäåëåíî ïðèíöèïàì è ïðèìåðàì
ðåàëèçàöèè ðàäèîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ; ïðèâîäÿòñÿ ñâåäåíèÿ î êîíêðåòíûõ îáðàçöàõ àï-
ïàðàòóðû Ê ðàäèîñâÿçè, âûïóñêàåìûõ îòå÷åñòâåííûìè è çàðóáåæíûìè ôèðìàìè. Îò-
äåëüíàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà ïîñòðîåíèþ âûíåñåííîãî ðåòðàíñëÿöèîííîãî ïóíêòà. Ïðîàíà-
ëèçèðîâàíà ðîëü ñèñòåì ÊÂ ðàäèîñâÿçè â êîìïëåêñíîé ñèñòåìå ñâÿçè Ðîññèè: â ãðàæäàí-
ñêîé àâèàöèè, äëÿ ÷ðåçâû÷àéíûõ ñèòóàöèé, äëÿ ñèñòåìû Ê ïåðñîíàëüíîãî ðàäèîâûçîâà.
Äëÿ íàó÷íûõ è èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèõ ðàáîòíèêîâ, áóäåò ïîëåçíà ñòóäåíòàì è àñïè-
ðàíòàì, ñïåöèàëèçèðóþùèìñÿ â îáëàñòè ðàçðàáîòêè è êîíñòðóèðîâàíèÿ ýëåêòðîííîé
àïïàðàòóðû.
|