Que coño es eso de Radares fotonicos?

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J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 28 Dic 2018 11:50

ISAR
Radar de apertura sintetica inversa.
Este Radar utiliza el movimiento del objetivo en vez del movimiento del propio Radar , como es el caso del
Radar de apertura sintetica normal SAR .
El uso del tiempo de llegada + el procesado del Doppler permite a los ISAR una magnifica resolución de distancia
y velocidad de los blancos...


NOTA DE INTERES PARA NOSOTROS

En el 2013 INDRA propuso el primer Radar ISAR pasivo ,es decir como fuente de iluminación del blanco
usa las emisiones electromagneticas del entorno .En este caso usa las emisiones de la TDT como transmisor
iluminador no cooperativo.

Hemos tratao algo en el foro de como montar uno de estos telares con chintofonos RTL SDR. Intentaremos brujulear
algo de información de estos aperos de la buena gente INDRA.

Uno de estos telares ya fue montado por algun cacharreador de los pirulos RTL SDR , pero no usaba las emisiones TDT
usaba 2 emisoras FM Broadacasting lejanas.

https://www.rtl-sdr.com/building-a-pass ... n-rtl-sdr/


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Volvemos a los ADC fotonicos


Las prestaciones de un ADC se miden normalmen en base dos parametros ,estos son:
La resolucion en numero efectivo bits (ENOB) usease margen dinamico y velocidad de muestreo.


Recordamos....
Si tenemos un voltaje de 5 V y lo muestreamos con una resolucioón de 2 bit por muestra , tenemos que los valores
para representar 2 bit seran 4 y valdran:

00 , 01,10, 11------00 =1.25 V y 11 = 5V ------5 V / 4 =1,25 V (LSB) y el MSB ó bit más significativo valdrá 4 X 1.25= 5 V

00 = 1.25V ( LSB bit menos significativo) ---01=2.50--10 = 3,75 V---11=5 V ( bit MSB ò más significativo)

En el caso de un ADC de 4 bits , los valores posibles para representar la amplitud de una señal seran 16 y
el bit menos isgnificativo valdrà 5 V = (5000 milivoltios ) / 16 = 312.5 mV , por tanto si tenemos un ruido
en el convertidor de 400 mV de amplitud , el numero efectivo de bits (ENOB) no será 4 ,sino 3 ..

El aumento de la velocidad de muestreo , aumenta en gran medida el sumado total de ruido en el ADC , por tanto
el rango dinamico se deteriora y el valor efectivo de bits (ENOB) disminuye para los ADC electronicos y esto marca una
barrera en el numero efectivos de bits de resolución (ENOB) a altas tasas de muestreo , impidiendo el uso de estos ADC
electronicos en muchas aplicaciones .Es debido a esto el gran interes que hay en desarrollar PADCs
(Photonic Analog Digital Converter) cada vez más optimizados.



Los ADC fotonicos son capaces de mantener altas velocidades de muestreo para resoluciones altas en numero efectivo de bits
ENOB [1].
Tipicamente 9 bits ENOB para 200 MHz y 6.4 bits ENOB a 6.1 GHz y tasa de muestreo de 20 GSa/s ,incluso prestaciones superiores
a estas en el estado actual del arte.

[1] Broadband photonic ADC for microwave photonics-based radar receiver.

Jiaqian Yang , Shangyuan Li , Xuedi Xiao y otros



Se puede observar que los ADC fotónicos pueden mejorar las
prestaciones de los ADC electrónicos simultáneamente en frecuencia máxima de muestreo y
ENOB. Los ADC fotónicos pueden conseguir una resolución 2 bits más alta en comparación con los
ADC electrónicos. [2]

[2] Estabilidad de Fuentes Supercontinuum:
Análisis y Aplicaciones
Beltran Marta

Vemos por que.
SNR=6.02*Nbit+1.76 =.....dB

Quicir la relacion señal ruido en un ADC vale 6.02 por ENOB (Numero efectivo de bits de resolución)
más 1.76 = dB de rango dinamico.

Estos valores fijos 6.02 +1.76 son un factor reducido ,esto quiere decir que alguien nos hizo las cuentas difíciles para que nosotros
no tuviéramos que pelearnos con longanizos matemáticos complicaos .Solo necesitamos saber que ese factor reducido es constante para
cualquier convertidor AD ideal,sea cual sea su resolución.

Pongamos un ejemplo.

Dice la hoja de caracteristicas del ADC que monta el Receptor SDR Perseus:
14 bit a 80 Megasamples por segundo , por tanto su rango dinamico segun la formuluca es:

6.02 por numero efectivo de bits (14) en este caso, más 1.76 =86.04 dB a 80 MSa/s .

Recordad para el SDR RTL el rango dinamico es:
6.02*8+1.76=49.9 dB


Imaginemos que el ADC del Perseus va al maximo que da y consigue este rango dinamico de 86.4 dB, ahora substituimos
su ADC electronico por un PADC (ADC fotonico ) y gracias a ello aumentamos el numero efectivo de bits (ENOB) en 2..

6.02*16+1.76=98.08 dB


En los Radar fotonicos no es el PADC la unica mejora .
Esperermos en un futuro lo más proximo posible disfrutar de estas mejoras fotonicas en nuestros receptores SDR


Los sitemas de Radar actuales basados en PADC experimentaran una mejora de sus prestaciones a medida
que los fabricantes de tecnologia comiencen a desarrollar componentes especificos par estas aplicaciones.En la actualidad
esta tecnologia se nutre principalmene de componentes dedicados a comunicaciones a traves de fibra optica , por tanto dichos
componentes no son los ideales para aplicaciones Radar.

En mi busqueda de " tisoros" por el rastro me he encontrao varios telefonos moviles Nokia analogicos para Moviline , dichos Nokia
grandes como chirukas , de los que he desmontao varios , y su tecnologia no era tecnologia para telefonos moviles ,era más bíen
la tecnologia de un transceptor de UHF , de mucha calidad si , pero un transceptor de UHF.

En aquel tiempo los fabricantes no habían desarrollado aún una tecnologia especifica para la telefonía movil . Imagino lo mismo estará
pasando con este tipo de Radar.

J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 12 Ene 2019 12:42

-

BEBER EN L A FUENTE MAS CLARA

Hice la mili cuando Franco era cabo , esto quicir que tengo más años que el carajo ... Dice el saber del pueblo ; " Sabe más el diablo por
viejo que por diablo". Y no , no es que con los años me haya hecho sabio , es que con los años he aprendido algunos trucos .
Si habeis tenido ocasión de ver un pollino cargado con pasto verde subir una pendiente , veriais que si es un pollino viejo , con las fuerzas
menguadas va subiendo horizontalmente en vez de atacar de frente la pendiente como haría un pollino jovenn y brioso.
Yo casi nada sé de teoria de la señal , mi memoria da justo para pasar el dia .Lo unico que tengo son 4 conocimientos muy basicos , pero
solidos y sé por viejuno donde se encuentran las buenas fuentes de informacion en la WWW .


Las buenas fuentes no están en algunos foros , aunque hay excepciones .Este es uno de esos Oasis de saber , principalmente en lo relacionado
con analisis de señales .Copio de un forero la expresión ; " Oasis de saber"· .Tampoco en Yutuf viendo "vidrios " se aprende mucho , incluso
leyendo cosas publicadas por los gurus de andar por casa , usease los que según se comenta por los mentideros de la villa lo dicen los que
que en teoria " saben de esto " y comparan el ADC del ultimo RX SDR made in " Fu-si-ling" con no sé que otro telar.

Amos !!! guelo cebolleta vete al meollo del asunto.. Bien las fuentes que yo uso para documentarme son :

Trabajos fin de grado para obtener la titulación de Ing teleco o ingenierias relacionadas y no solo publicados en universidaes españolas

Trabajos fin de Post- grado

Tesis doctorales

Papers sueltos de investigadores en la materia

Libros publicados principalmente por la editorial Prentice Hill

Del IEEE (Institute of Electrical & Electronics Engineers ) nada ya que para bajar algo publicado en su Web hay que pasar antes por caja y eso no
me vá , tampoco puedo permitirnelo.

J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 12 Ene 2019 13:01

Cual es el eslabón más debil de nuestros " arradios " conectaos a " ordeñadores "?

No , no me quiero referir en este momento a las antenas . Hay algún estimado foreiro que se queja de poca antena y tiene
colgada encima de la techumbre una hermosa Nadenenco ..de otros que tienen hilos mu largos o yo que sé , ni hablo .

El eslabón más debíl de la cadena Hard de nuestros " arradios " SDR es el jodido ADC electronico.

En los ultimos 10 años la potencia de procesamiento digita de señalesl (DSP) ha aumentado exponencialmente , pero las prestaciones
de los EADC (Electronic Analog Digital Converter) solo han aumentado en 1.5 bits ENOB para una tasa de muestreo dada.


Aqui en el puebluco , y reunidos alrrededor de la cocina de leña , hemos decididio crear un comité cientifico para desarrollar un EADC
perfecto ,espero en pocos tiempo daros noticias del telar .
En cuanto Nemesio el cacharrero termine de fabricar un pedido de botijos que le han encargao de un pais del Golfo , se pone trabajar en
un material ceramico de ultima generación , material denominado por este genio de la alfareria " Piedrolinio de piedrolio" , parece
que esta ceramica tiene propiedades de suoperconductividad total a temperatura ambiente y no como esos aperos que usan los americanos
en sus estaciones de espacio profundo , que necesitan un telar para enfriar los argadiellos a casi -270 Celsius.
Última edición por J.Luis el 13 Ene 2019 07:28, editado 1 vez en total.

J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 13 Ene 2019 06:21

Cuales son los principales contribuyentes a la cifra total de ruido en un EADC.?

1._Ruido de Cuantización (personalmente prefiero llamarlo error de Cuantización en vez de ruido de Cuantización ).

2._Ruido termico de los circuitos .

3._incertidumbre en la apertura del muestreador

4._Ambiguedad en el comparador


Si hablamos de un EADC ( Electronic Analog Digital Converter ) ideal , usease que el interruptor muestrador no tenga ninguna resistecia cuando este en posición cerrado ( On ) .La resistencia es el mayor contribuyente al ruido termico ( Thermal Noise ) .

El tiempo que tarda en pasar de abierto ( 0 ) a cerrado ( 1 ) y cerrado a abierto , sea 0 ó esté en el margen de Femtosegundos.

1 Femtosegundo = 1 segundo / 1.000.000.000.000.000
--------------------------------------mili-micro-nano-pico-femto-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Que el reloj que gobierna la apertura y cierre de ese interruptor muestreador entregue una señal de onda cuadrada perfecta , sin tiempo de transición 0-1 , y que mantenga dicho pulso totalmente estable en el nivel 1 durante todo el tiempo que dura la adquisición de la muestra .


El generador de reloj es uno de los elementos criticos a la hora de muestrear frecuencias en el margen de Gigamuestras ( GSa/s).
Ciertos Laser pulsados que operan como generadores de portadora en el margen de frecuencias luminicas , son capaces de entregar
pulsos con tiempos de duracion en nivel alto (1) en el margen del Femtosegundo.

Si , efectivamente estos Laser pulsados de alta precisión se emplean en PADC ( Convertidores AD fotonicos )

Si eliminamos todos estos contribuyentes al ruido , y no tenemos problemas con ningun tipo de intermodulación o armonicos que nos
jodan el telar del Neskuik , tendremos un EADC ideal , y el unico contribuyente al ruido será el error de Cuantización


Que es error o ruido de Cuantización?.


Dicho así en pocas palabras es la diferencia en el nivel de volumen entre la señal a la salida del Muestreador , y la salida del Cuantizador , no
queda nada clara esta explicación , verdad .?
Pues vamos a ello


Pongamos que medimos la amplitud de una muestra en Voltios , pero con un Voltimetro digital que solo dispone de un decimal en su patalla , y medimos 1.5 V de amplitud , pero semos ricos y tambien disponemos de un Voltimetro que es capaz de mostrar en pantalla una medida en
microVoltios o uV , y dicho instrumento nos marca:

1.564233 uV

El error o ruido del Cuantizador para esta muestra será de 1.564233 uV -1.50000 uV a los que ha redondeao el Cuantizador y la magnitud
del error de Cuantización en este caso será 64232 uV que es la diferencia entre la medida exacta de la amplitud de nuestra señal tomada
a la salida del muestreador y el 1.500000 uV a los que ha redondeado el Cuantizador , por tanto tras la cuantización hemos añadido un
ruido de cuantización en torno a los 60.000 uV a nuestro EADC.


Si reflexionamos sobre este telar , llegaremos a la conclusión que a mayor numero de bits efectivos de resolucíon más podemos reducir
el error de Cuantización , eso si a cambio de aumentar el flujo de datos . Naturlamente con los limites impuestos por todos los telares
de ruido y parafernales varios que limitan nuestra tasa de resolucion a frecuencias altas de muestreo ,pra frecuencias de muestreo bajas
el limite maximo de ENOB lo condiciona el ruido termico del sistema.


Veamos un jemplo.

Tenemos un EADC de ENOB 2 bit , por tanto el redondeo de nuestro Cuantizador no tiene por que ser mejor que:

2 bit = 00--01--10--11 esto quicir que una señal cuya amplitud maxima sea 5 V la podemos representar con solo 4 valores de amplitud para
un EADC de 2 bit...

5 V / 4 =1.25 V por tanto hilar mas fino en el cuantizador de nada sirve.

Pongamos el caso de un EADC de ENOB 8 bit = 256 valores , para representar la amplitud maximas de 5 V----5 V = 5000 miliVoltios ( mV ) y
5000 mV / 256 valores que os permite el EADC 8 bit da 5000 / 256 = 19,56 mV .
En este caso el Cuantizador ya tiene que ponerse un poco las pilas y no puede redondear a menos de 1/2 mV..

En un mundo perfecto un EADC podría muestrear frecuencias en el orden de cientos de Terahercios ( 1 THz =10.000 MHz ) y con ENOB de
500 bit o más ,pero por desgracia vivimos en el mundo real , plagado de limitaciones fisicas y tenemos que dar gracias por poder arrimar
un par más de bits ENOB a los telares , y esto gracias a los dichosos ADC fotonicos.

Kilo
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por Kilo » 14 Ene 2019 10:08

Seguimos aprendiendo maestros...

Salud

J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 14 Ene 2019 14:28

Seguimos con los telares Kilo .
Creo que me estoy dispersando y salto de un tema a otro , si eso dificulta la lectura avisadme

J.Luis
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Que coño es eso de Radares fotonicos?

Mensaje por J.Luis » 20 Feb 2019 08:13

No he terminado aún con este telar de los radares fotonicos , por tanto en vez de fin voy a poner un

Continuará .........

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