Lindner S (2017)
Publication Language: German
Publication Type: Thesis
Publication year: 2017
Publisher: FAU University Press
Edited Volumes: FAU Forschungen, Reihe B, Medizin, Naturwissenschaft, Technik
City/Town: Erlangen
ISBN: 978-3-96147-068-6
DOI: 10.25593/978-3-96147-069-3
Die sechstorbasierte Empfängerarchitektur ist bereits seit den siebziger Jahren bekannt und
erlangte in den vergangenen Jahren weltweit wieder vermehrt die Aufmerksamkeit verschiedener
Forschungsgruppen. Dies liegt zum einen darin begründet, dass die Implementierung der Technologie
in dem für neue Anwendungen oft verwendeten Frequenzbereich oberhalb von 10 GHz
einfach möglich ist, und zum anderen daran, dass das hohe Phasenauflösungsvermögen dieser
Architektur bereits vielfach gezeigt werden konnte. Durch diese Eigenschaften eignet sich die
Sechstortechnik besonders für das sich in Entwicklung befindliche Feld der mikrowellenbasierten
industriellen Sensorik, für das günstige Sensoren mit kleinen Bauformen benötigt werden, an die
hohe Anforderungen bezüglich Genauigkeit und Latenz gestellt werden. Inwieweit das Sechstor
dazu geeignet ist, soll der Untersuchungsgegenstand dieser Abhandlung sein.
Nach einer Einführung in die Funktionsweise der Architektur folgt zu diesem Zweck ein
Vergleich, um die Vorteile des additiven Mischansatzes der Sechstortechnologie gegenüber
einem ebenfalls passiven, jedoch multiplikativen Mischer zu zeigen. Anschließend werden für
die industrielle Sensorik wichtige Messaufgaben, wie die Frequenzmessung, die hochgenaue
Abstandsmessung sowie die Vibrationsanalyse und deren jeweilige Implementierungen mit der
Sechstorarchitektur, eingeführt.
Basierend auf diesen Anwendungen folgt im Anschluss ein umfangreiches Kapitel, in dem
die Systemauslegung sowie die Systemgrenzen auf theoretischer Basis und anhand von Simulationen
analysiert werden. Es wird gezeigt, dass viele der Störeinflüsse durch entsprechende
Kompensationsstrategien unterdrückt werden können, um die Messunsicherheit zu verringern.
Außerdem werden für die Abstands- und Frequenzmessung dedizierte Linearisierungsverfahren,
die im Rahmen dieser Arbeit entwickelt wurden, dargestellt. Besonders für das ebenfalls vorgestellte
Mehrtonverfahren, das die Erweiterung des eindeutigen Messbereichs ermöglicht, ist eine
effektive Unterdrückung von Nichtidealitäten durch diese Linearisierungsverfahren nötig.
Um die Realisierbarkeit der dargestellten Anwendungen zu zeigen, werden ausgewählte Demonstratoren
und deren Ergebnisse vorgestellt. Diese zeigen für die Abstandsmessung Genauigkeiten
von wenigen Mikrometern und für die Frequenzmessung einen relativen Fehler weniger
Millionstel (parts per million, ppm). Darüber hinaus wird auch ein erster Prototyp und dessen
optimierter Entwicklungsprozess für einen industriellen Abstandssensor gezeigt, der auf
der Sechstortechnik beruht und eine erste kommerzielle Realisierung dieser Technik für die
Abstandsmessung darstellt.
APA:
Lindner, S. (2017). Systemgrenzen und Fehlerkompensationsstrategien der Sechstormesstechnik im industriellen Kontext (Dissertation).
MLA:
Lindner, Stefan. Systemgrenzen und Fehlerkompensationsstrategien der Sechstormesstechnik im industriellen Kontext. Dissertation, Erlangen: FAU University Press, 2017.
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