Medición de desplazamiento de frecuencia

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Una pregunta anterior sobre el sensor de velocidad de cambio Doppler me hace hacer esta pregunta. @Chris_stattron proporcionó una idea, pero tenía demasiada curiosidad para dejarlo en ese comentario, de ahí la pregunta.

Supongamos que estoy tratando de construir un dispositivo que funciona a 40Khz y estoy tratando de comprender el cambio Doppler para medir el desplazamiento del objeto en cuestión. El movimiento del objeto crea un cambio doppler y todo lo estático no lo hace.

Ahora, mi enfoque inicial, impulsado por software, fue muestrear esto a unos 100 KHz y observar el cambio digitalmente, pero Chis sugirió un enfoque de cancelación analógico utilizando un mezclador receptor. Esencialmente, lo que dijo fue que la frecuencia del oscilador local se usa para el mezclador receptor y la señal, de modo que la señal de retorno podría muestrearse fácilmente con un ADC simple en lugar de los ADC costosos.

¿Podría uno de los maestros podría ilustrarnos sobre este enfoque y probablemente proporcionar algunos consejos?

    
pregunta Frank

1 respuesta

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Mezclar las señales salientes y devueltas y tomar la diferencia como una indicación de la velocidad relativa es, con mucho, la forma más fácil de calcular la velocidad a partir del desplazamiento Doppler.

Con frecuencia, un lugar útil para buscar los principios generales es el artículo de Wikipedias sobre el cambio de Doppler y no lo hago. Necesito duplicar mucho de esto.

El aspecto más importante es cómo determinar la velocidad, dado por

  • f_remote = f_transmitted x (Vsound + Vremote) / (Vsound + Vtransmitter)

Diagramadewikipedia.

VsoundeslavelocidaddelsonidoenelmedioyVremoteyVtransmittersonlasvelocidadesdelobjetoremotoyeltransmisorenrelaciónconelmedio(aquí,elaire).Sieltransmisorestáquieto,puedeseliminaresefactor.(Osielcontrolremotoestáquietoyeltransmisorenmovimientoobtieneunresultadosimilar).

ReorganizardaFdoppler

=Ftx-Frx=F_transmittedx(Vsound+Vremote)/(Vsound)

Enpocaspalabras,lafrecuenciaDopplereslafrecuenciadetransmisiónmultiplicadaporlavelocidaddelobjetoremotocomounafraccióndelavelocidaddelsonido.Simuevetxymantienerxconstante,eltérminoterminaenlalíneainferior,peroelresultadoeslosuficientementesimilar.

AHORApuedemedirFtxyFrxycalcularladiferencia,perolasoportunidadesdeerrorsonimportantes.Ensulugar,soloelhechodemezclarlosdosenunmezcladoryelfiltradodepasobajoparaextraerladiferenciadefrecuencialedaloquequiereautomáticamente.

RadarDopplerdeultrasonidomédico

AquíhayunaunidaddeultrasonidoDopplermédica"simple" completa. He incluido el lote en lugar de solo el mezclador que pediste ya que muestra varias cosas útiles. En la parte superior está el Tx (transmisor) y en la parte inferior el Rx (receptor). En el medio hay una parte extra innecesaria (para tus propósitos) pero muestra el principio de mezclar una segunda vez. Si conecta el pin 1 de los dos AD633 y retira el bloque central, obtiene la unidad básica de RADAR Doppler. La señal de transmisión en el pin 1 y la señal recibida en el pin 3 se combinan para producir frecuencias de suma y diferencia. El AD633 es un multiplicador analógico de 4 cuadrantes Hoja de datos de AD633. Diagrama del circuito desde aquí

Hay varias formas de mezclar señales y esta no es la más barata, pero es un buen punto de partida debido al "ejemplo trabajado". El AD633 en el bloque que se quitó del medio hace exactamente lo mismo que el de abajo, excepto que mezcla una señal local que desplaza la señal de transmisión de modo que la señal Doppler de salida esté en un rango más conveniente para la aplicación; simplemente ignórela. es confuso.

Mezcladordediodos

Acercadelmezcladormássimpleymásbaratodisponibleesun"mezclador de diodos" que utiliza las características no lineales de un diodo para mezclar dos señales. Hay versiones más simples que esta pero esto es un poco más explicativo visualmente que las posibilidades más simples. Diagrama del circuito desde aquí

EJEMPLO DE "MUNDO REAL" - MIT de café en lata de RADAR:

MIT Coffee Can RADAR - se ve bien. Doppler / rango / apertura sintética

Utiliza los módulos "Mini Circuits" para una construcción semi discreta / de bloques.

Manual - excellent

Diagrama de bloques : utiliza Cantennas de TX / RX separados con LNA en RF rx.

    
respondido por el Russell McMahon

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